基于FPGA技术的半导体激光器驱动电源的研制

提出了一种新的连续半导体激光器(LD)驱动电源设计方案,该方案融入FPGA技术,采用日立SH系列单片机HD64F7045为控制核心,实现了高稳定度的激光器驱动和温度控制。LD驱动单元中,应用负反馈技术分别实现注入电流IF、驱动电压VF和光功率的高稳定控制,还采取了软启动控制、短路开关和限幅保护的措施,有效地保证了LD的安全。LD温度控制单元中,采用了比例积分(PI)控制技术并结合积分分离的思想,实现对LD温度的高稳定度的控制。实验表明,注入电流的稳定度达到10-4量级,温度稳定度优于±0.01℃,性能比以往的同类系统提高了一个数量级。     

融入FPGA技术的半导体激光器功率-电流-电压测试系统

提出了一种新型的半导体激光器(LD)功率(P) 电流(I) 电压(V)自动测试系统。该方案融入FPGA技术,采用日立SH系列HD64F7045单片机为控制核心,实现了高稳定度的 LD驱动和温度控制。LD控制单元中,应用负反馈技术实现注入电流 IF、驱动电压 VF 和光功率 Po 的高稳定控制;采取了软启动控制、短路开关和限幅保护的措施,有效地保证了LD的安全。LD温度控制单元中,采用了比例积分(PI)控制技术并结合积分分离的思想,使温度控制快速而有效。实验表明,注入电流的稳定度达到10-4量级,温度稳定度优于±0.01 ℃。最后,给出了通过GPIB接口对LD进行P- I- V曲线及相关参数的测试结果。     

用于半导体激光器的温控电路设计

针对半导体激光器(LD)出光稳定的应用要求,设计了一种有效的温度控制电路.电路基于单片热电制冷控制芯片ADN8830,采用闭环负反馈结构,使用恒流源测温电路代替普通H桥式测温电路,解决了非线性误差问题,通过比例积分微分(PID)补偿电路产生控制信号,驱动热电制冷器(TEC),实现了对LD工作温度的高精度控制.通过测试,LD工作温度在1 min内达到设定温度,30 min内.在25℃的工作温度下稳定度达±0.2℃.结果表明:该电路能快速、有效地控制TEC工作,达到稳定LD工作温度的目的.     

基于FPGA的半导体激光器驱动电源的研制

半导体激光器驱动电源的性能是影响其工作特性的重要因素,提高LD驱动电源性能的研究具有重要的意义。提出了一种新型的基于FPGA技术的半导体激光器驱动电源设计方案,以FPGA为控制核心,LD驱动电源的AD/DA转换、温度PID控制、恒定电流驱动、LD保护及人机交互等功能模块电路均在FPGA的控制下协调工作。设计并实现了基于FPGA的LD温度控制与电流驱动电路,测试结果表明当LD的工作温度在20-30℃时,其工作温度稳定度优于±0.03℃,驱动电流的恒定度达到±0.1％。     

基于反误差校正的LD的高精度温度控制系统

分析了热敏电阻单放大器带增益线性化补偿方法,对其线性化误差模型进行了理论与实验研究,进而提出了温度设定值反误差修正的半导体激光器(LD)温度控制系统。该系统无需添加附加的硬件装置,采用软件的方法改变温度的D/A设定值,以此达到温度线性化误差反校正的目的,从而实现了LD的高精度温度控制。实验研究表明,该系统的温度控制精度≤0.004℃,5h温度稳定度<0.003℃。     

一种半导体激光器参数测试系统的设计

提出一种针对小功率激光器的0～50 mA可调的恒流驱动测试系统.系统采用ADuC814芯片作为控制核心,实现高稳定度的LD驱动和温度控制,实时采集来自LD的各项数据,传递给计算机.计算机对测试系统进行灵活控制、操作,并对测试数据进行处理、分析.该系统安全可靠,是一种适用于小功率激光器的较为理想的测试系统.     

半导体激光器驱动电路及温控系统设计

半导体激光器(LD)应用越来越广泛,但是激光器对工作环境要求非常苛刻,为保证激光器正常工作,设计了激光器驱动电路及温控系统,通过电流负反馈设计高稳定性的恒流源电路,实现了 0.5％的高稳定度电流输出, 延时电路实现电路延时500ｍｓ启动,有效防止电流浪涌可能对激光器产生的危害,利用继电器设计出保护电路?实现电路过流保护,基于 MAX1978设计的温度控制系统可以实现高精度的温度控制,并可达到温控范围连续可调,温度波动范围低于 0.08℃。     

便携式多功能LD特性测试系统的研制

研制了一种单片机控制的LD特性测试系统.该系统包括1台便携式LD特性测试仪和1套测试软件.测试系统可以运行在4种测试模式下:自动电流控制模式(ACC)、自动功率控制模式(APC)、自动电压控制模式(AVC)和自动背光电流控制模式(AMC);LD驱动电流可实现0～2 A连续可调.测试系统同时对温控实现精确的控制,采用软件方法实现Fuzzy PID调节,并结合积分分离思想,使温度控制快速而有效;采取了软启动控制、断路开关及限流保护的措施,有效地保证了LD的安全.实验表明:测试系统具有智能化程度高、硬件结构简单和使用方便等优点.     

基于石英晶体传感器的恒温槽温控系统的设计

用于高精密温度特性测试的恒温槽,需要具有稳定、均匀的温度场,采用石英晶体温度传感器 (QTCS),PIC16F876微处理器和模糊PID控制算法,对温控系统进行了设计.给出了石英晶体温度传感器测温电路、PWM控制输出电路设计和利用Matlab模糊逻辑工具箱进行模糊控制器设计的过程.仿真和实验结果表明,此温控系统在较大的温度范围内具有响应快、精确度高、鲁棒性好的特点.实际运行结果表明:恒温槽的实际温度控制的范围为0℃～100℃,15min的波动度小于±0.05℃,可以很好地满足高精度温度特性测试的需求.     

高稳定高集成度半导体激光光源驱动器

开发了一套高稳定高集成度的半导体激光光源驱动系统.该系统根据PID反馈控制原理,实现了半导体激光器驱动电流和温度的精密控制,其温度控制精度达±0.03℃,激光输出功率稳定度达±0.002 dB.系统以ADμC812数据采集系统芯片为核心,集成度高,开发调试方便,输出范围连续可调,可广泛应用于各项试验研究过程中.     

一种双极性高精度半导体激光器温度控制系统

温度是影响半导体激光器（LD）寿命和输出特性的重要因素之一。为保证LD输出稳定的激光模式和功率,采用以ADC和DAC集成的微处理器芯片C8051F350和具有双极性输出电流的TEC驱动芯片MAX1968为控制核心,以积分分离和变速积分增量式相结合的数字PID算法为运算程序的自动温度控制系统(ATC)控制TEC驱动电流的方向和大小,实现对LD的加热或制冷,使其工作在恒定温度。实验证明,应用该系统,LD在0℃～40℃环境温度范围内能很快稳定在设定温度,且其不确定度为±0.03℃。     

高稳定低温漂半导体激光器驱动的电子学设计

介绍了一种半导体激光器驱动系统,主要包括温度稳定控制电路、电流稳定控制电路和保护电路,给出了具体的参考电路。通过同时对激光器的工作电流及其温度进行精密控制,使得激光器能稳定工作。实验表明,该驱动控制的激光器在恒温(室温)下工作90min输出波长漂移不超过0.6pm 。外界环境温度10-50℃范围内,激光器输出波长漂移不超过16pm,适用于对激光器稳定要求高的场合。     

基于ARM的半导体激光精确控温系统的研制

针对传统半导体激光器冷却系统体积大、温控精度不高的特点,采用ARM9核心的S3C2410A微处理器配合单总线数字温度传感芯片DS18820,在嵌入式Linux操作系统中采用模糊自整定PID算法对半导体制冷器进行精确控制,实现对半导体激光器中冷却水的恒温控制,保证半导体激光器的稳定工作.采用软件延时的方法,解决了半导体制冷系统在加热和制冷切换过快时制冷器易碎裂的问题.该系统体积小、响应快、使用方便,具有较高的可靠性和稳定性.且可使用直流电源供电.适于车载或机载使用.试验结果验证:该系统可在室温为0～35℃的环境中实现控温范围10～30℃,控温精度±0.1℃.     

新型小功率半导体激光器驱动及温控电路设计

为了应对带钢激光平直度测量仪中半导体激光器（LD）输出光功率稳定性对平直度测量精度的影响问题,设计了一款高稳定度的LD恒流驱动、温控电路以及保护电路。系统以现场可编程门阵列（FPGA）为控制核心,利用深度负反馈恒流驱动电路实现对LD驱动电流的精准控制;基于ADN8830温控电路实现了对LD工作温度的有效控制;改进后的慢启动电路可实现LD驱动电流缓慢地线性增加到设定值,且准确控制慢启动时间;限流及静电保护电路能够实现激光器过流保护、有效避免浪涌电流和高压静电的损坏。结果表明,该电路可实现激光器驱动电流在0~75 mA连续可调,电流调节精度达0.025 mA,电流短期稳定度达0.014%,长期稳定度达0.016%;在控制工作温度为25 ℃时,输出光功率稳定性为0.205%。     

TEC 的高精度半导体激光器温控设计

热电制冷器（TEC）作为半导体激光器（LD）的制冷方案,具有体积小、易于控制等优点。但基于TEC 的制冷方案中TEC 的制冷功率和目标散热功率之间需要有良好地匹配关系,否则将会导致制冷不足或者导致功耗过大。根据LD 组件热负载匹配TEC 制冷功率,并通过比例-积分-微分（PID）控制方法实现温控参数的优化设计,实现了基于TEC 的LD 温度控制系统。经实验验证:该系统能够对LD 的工作温度实现控制范围为5℃~41℃、稳态误差小、控制精度为0.05℃的高精度、高稳定性控制,并在高精度的波长测试中得到了很好的应用。     

大功率光纤激光器泵浦源LD驱动电源设计

根据大功率、低噪声半导体泵浦光纤激光器对于激光电源的要求,通过LD工作原理和输出特性分析,设计一种以ADuc842高速单片机为主控芯片的LD驱动控制电路。设计采用自动电流控制(ACC)和自动温度控制(ATC)的方式,实现LD的恒流源驱动和恒温控制。设计还引用了双限流电路、浪涌吸收电路及慢启动电路等一系列保护电路,提高了LD的抗冲击能力和工作稳定性。实验结果表明,电流输出稳定度优于0.5%,温度稳定度达到±0.1℃。     

用于全内腔微片激光器稳频的温度控制系统

温度控制是实现全内腔半导体泵浦Nd:YAG微片激光器稳频的行之有效的手段之一。研究了如何为Nd:YAG微片激光器的稳频提供有效的温控方式。估算出所需要的控温精度波动范围在0.09 ℃以内。依据这一设计目标,介绍了各重要环节的设计过程。通过频域分析法,对温控系统的特性进行分析与调整。通过理论计算将系统改造成了二阶系统最优模型并用实验验证了理论分析。研制了一套用于全内腔半导体泵浦Nd:YAG微片激光器的温控系统,并在两种条件下对系统进行了测试。在室温26 ℃左右的条件下,可以给微片提供18~38 ℃之间的任意温度环境,温度波动范围在0.05 ℃以内;当环境温度在18 ~27 ℃之间任意改变时,系统能将晶片温度稳定在24 ℃,温度波动范围在0.05 ℃以内。     

半导体激光器恒温头的设计及初步实验结果

介绍半导体激光器用恒温头的设计与实验结果,其温度稳定性的估值为±2×10~(-3℃)。