基于半导体激光器高精度恒温系统设计

廖志烨; 邓洪峰; 吴凌华; 张恩华; 张宇

doi:10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.015

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于半导体激光器高精度恒温系统设计

廖志烨 , 邓洪峰 , 吴凌华 , 张恩华 , 张宇

文章导航 > 激光技术 > 2012 > 36(6): 771-775

引用本文:

Citation:

基于半导体激光器高精度恒温系统设计

1.
西南技术物理研究所, 成都610041;
2.
海军驻成都地区航空军事代表室, 成都610041

作者简介: 廖志烨(1978- ),男,硕士,工程师,主要研究方向为电子与控制。E-mail:nuaalzy@163.com.

中图分类号: TP273

Design of high precision constant temperature control systems based on laser diodes

1.
Southwest Institute of Technical Physics, Chengdu 610041, China;
2.
Aviation Military Representative Office of Navy in Chengdu, Chengdu 610041, China
CLC number: TP273

摘要: 为了在宽温环境中保证半导体激光器能够稳定地输出功率和波长,针对半导体激光器体积小、重量轻及对温度稳定性要求高等特点,在采用负温度系数热敏电阻作为温度传感器并对其输出信号进行处理的基础上,设计了基于微控制单元的半导体激光器温度控制系统,并在软件上采用了直接比例积分微分算法等方法。通过微控制单元调整输出调制信号脉宽和幅值,从而改变半导体致冷器的驱动电流的大小和方向,并进行了相应理论分析和实验验证,可知半导体激光器工作温度稳定在25℃左右,且温度稳定精度为±0.1℃。结果表明,该高精度温度控制系统在宽温环境中控制精度高、响应速率快,优于其它同类产品。
- 光电子学 /
- 温度控制 /
- MOSFETH桥 /
- PID算法
Abstract: In order to obtain stable output power and wavelength from a semiconductor laser in a large range of temperature,according to the characteristics of small volume,light weight and the high requirement of temperature stability of a semiconductor laser,with a negative-coefficient heat-sensitive resistance as a temperature sensor,a temperature control system was designed based on a micro control unit(MCU)and direct proportion-integration-differentiation(PID)algorithm.Changing the width and amplitude of the pulse width modulation signal output from the MCU to adjust the driving current and direction of the thermoelectric cooler,the temperature of the semiconductor laser was controlled at about 25℃±0.1℃.Experimental results show that the temperature control system is with high precision and fast responsibility in a large range of temperature,it is better than other similar products.
- optoelectronics /
- temperature control /
- MOSFET H bridge /
- PID algorithm

[1]	SHI Zh W,ZHU Y,CHENG Y T.Temperature testing in temperature control system for laser diode[J].Optical Technique,2005,31(9): 168-170(in Chinese).
[2]	CAO S S.Review of high power semiconductor lasers[J].Laser Technology,2000,24(4):203-206(in Chinese).
[3]	WELCH D F.A brief history of high-power semiconductor lasers[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics,2000,6(6): 1470-1477.
[4]	ZHAO Y Zh,LI Z W,GAO Sh Q,et al.Ultra-trace analysis of biological molecules in water by means of the resonance Raman spectra in liquid-core optical fiber[J].Laser Technology,2004,28(5):491-493(in Chinese).
[5]	MIZUNO M,TAHARA T.Novel resonance Raman enhancement of local structure around solvated electrons in water[J].Journal of Physical Chemistry,2001,105(39):8823-8826.
[6]	XU Y M.Raman spectroscopy in application of structure biology[M].Beijing:Chemical Industry Press,2005:11-150(in Chinese).
[7]	GEHRING F K.Peltier cooling of superconducting current leads[J]. Cryogenics,2001,76(41):521-528.
[8]	HUANG Y B,WANG Y J.Numerical analysis of the scaling law about focused beam spr eading induced by the atmosphere[J].Acta Physica Sinica,2006,87(55):6715-6719(in Chinese).
[9]	FRIEDENBERG A,GOLDBIATT I.Non uniformity two-point linear correction errors in infrared focal plane arrays[J].Optical Engineering,1998,37(4):1251-1253.
[10]	LIU R.High-accuracy current and temperature control for laser diode using MCS-51microcontroller[J].Laser Technology,2004,28(3): 225-227(in Chinese).
[11]	LIU K F,QING Sh H,LI J,et al.Fault analysis and strategy of high pulsed power supply for high power laser[J].High Power Laser and Particle Beams,2001,13(6):717-720(in Chinese).
[12]	WU H X,SHEN Sh P.Basic of theory and applications on PID control[J].Control Engineering of China,2003,27(2):37-42(in Chinese).

[1]	王宗清 , 段军 , 曾晓雁 . 大功率半导体激光器高精度温控系统研究. 激光技术, 2015, 39(3): 353-356. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.03.016
[2]	方刘海 , 文继国 , 江月成 , 潘冬 , 帅欣 . 基于数字滤波的半导体激光器温控系统设计. 激光技术, 2016, 40(5): 701-705. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.05.017
[3]	高平东 , 张法全 . 高精度半导体激光器温控系统的设计与实现. 激光技术, 2014, 38(2): 270-273. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.02.026
[4]	崔文超 , 郭瑞民 , 王德发 , 董贺伟 . 分布反馈激光器温度与电流控制研究. 激光技术, 2019, 43(4): 437-441. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.04.001
[5]	韩晓俊 , 李正佳 , 朱长虹 . 医用半导体激光器的温度控制. 激光技术, 1998, 22(4): 250-253.
[6]	袁军国 , 詹春 , 李小国 , 刘德明 , 于敦录 . 半导体激光器高精度稳频输出控制系统. 激光技术, 2006, 30(6): 650-652,663.
[7]	郭凤玲 , 徐广平 , 黄宝库 . 基于DRV595的激光器恒温控制系统. 激光技术, 2017, 41(5): 734-737. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.05.023
[8]	曹延昌 , 熊继军 , 侯庆志 . 可调谐半导体激光器的精密控制系统设计. 激光技术, 2015, 39(3): 316-319. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.03.007
[9]	罗曦 , 陈培锋 , 王英 , 金平 . 抛物面反射镜同轴控制技术的研究. 激光技术, 2009, 33(3): 236-238,242.
[10]	高岚 , 王景峰 , 杨苏辉 , 赵长明 . 激光二极管抽运单块Nd：YAG激光器电源的研制. 激光技术, 2006, 30(6): 664-666.
[11]	汪延安 , 柯一枝 , 崔恩楠 , 潘镔 , 蔡美伶 , 陈松 , 聂佳林 , 胡淼 . 双频微片激光器的功率均衡机制实验研究. 激光技术, 2018, 42(5): 651-654. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.05.013
[12]	邢俊娜 , 何红霞 , 池灏 . 基于光子学的微波信号频率测量研究进展. 激光技术, 2018, 42(3): 404-409. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.03.022
[13]	王天亮 , 袁牧野 , 刘波 , 徐志康 . 基于微波光子学的倍频三角波生成方法. 激光技术, 2019, 43(1): 79-82. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.01.016
[14]	张承铨 . 光电对抗技术发展动向. 激光技术, 2006, 30(3): 238-240.
[15]	吴斌 , 王晓蕾 . 一种可变长度光电基准尺. 激光技术, 2016, 40(5): 734-737. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.05.024
[16]	赵忠伟 , 张玉钧 , 沈超 . 脉冲激光引信光电转换系统的设计. 激光技术, 2012, 36(3): 326-329.
[17]	石英亮 , 张羽 , 孙力军 . 激光器对光电振荡器相位噪声的影响. 激光技术, 2015, 39(6): 761-764. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.06.006
[18]	徐伟 , 金韬 , 池灏 . 耦合式光电振荡器的理论与实验研究. 激光技术, 2014, 38(5): 579-585. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.05.001
[19]	吴国秀 , 段发阶 , 郭浩天 . 雪崩光电二极管电外差混频技术及其参量优化. 激光技术, 2015, 39(6): 802-805. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.06.015
[20]	邹广健 , 张宝富 , 滕义超 , 卢麟 , 葛海波 . 星上光电振荡器的微波信号产生与转发研究. 激光技术, 2017, 41(4): 582-585. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.04.025

点击查看大图

计量

文章访问数: 3165
HTML全文浏览量: 570
PDF下载量: 651
被引次数: 0

基于半导体激光器高精度恒温系统设计

作者简介: 廖志烨(1978- ),男,硕士,工程师,主要研究方向为电子与控制。E-mail:nuaalzy@163.com

1. 西南技术物理研究所, 成都610041;
2. 海军驻成都地区航空军事代表室, 成都610041

收稿日期: 2012-03-12
录用日期: 2012-04-26
网络出版日期: 2012-11-25

关键词:

摘要: 为了在宽温环境中保证半导体激光器能够稳定地输出功率和波长,针对半导体激光器体积小、重量轻及对温度稳定性要求高等特点,在采用负温度系数热敏电阻作为温度传感器并对其输出信号进行处理的基础上,设计了基于微控制单元的半导体激光器温度控制系统,并在软件上采用了直接比例积分微分算法等方法。通过微控制单元调整输出调制信号脉宽和幅值,从而改变半导体致冷器的驱动电流的大小和方向,并进行了相应理论分析和实验验证,可知半导体激光器工作温度稳定在25℃左右,且温度稳定精度为±0.1℃。结果表明,该高精度温度控制系统在宽温环境中控制精度高、响应速率快,优于其它同类产品。