用于光纤测量的1310nm/1550nm半导体激光驱动电源

廖平; 莫少武

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.04.028

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

用于光纤测量的1310nm/1550nm半导体激光驱动电源

廖平 , 莫少武

文章导航 > 激光技术 > 2013 > 37(4): 541-546

引用本文:

Citation:

用于光纤测量的1310nm/1550nm半导体激光驱动电源

廖平,
莫少武

1.
中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室, 长沙 410083

作者简介: 廖平(1964- ),男,博士,教授,主要从事机电一体化和计算机测控技术的研究。E-mail:liaoping0@163.com.

基金项目:
国家自然科学基金资助项目(90923030)
中图分类号:
TN86

1310nm/1550nm semiconductor laser power supply for the optical fiber measurement

1.
State Key Laboratory of High Performance Complex Manufacturing, College of Mechanical and Electrical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China
CLC number:
TN86

摘要: 为了实现光纤的精确快速测量, 设计了一种高稳定功率连续可调的1310nm/1550nm半导体激光驱动电源。该电源采用电流串联负反馈技术组成精密恒流源驱动半导体激光二极管,恒温控制电路驱动半导体制冷器,从而保证了激光器输出功率的稳定。控制器局域网络总线电路实现激光源的功率连续可调及激光的选择,通过变速积分PID控制算法消除了积分饱和,加速系统温度的稳定。采用激光保护和软启动电路,实现半导体激光器可靠稳定运行。结果表明,半导体激光器工作在室温25℃时,温度稳定性达0.01℃,激光长期输出功率稳定度达0.018dB。相对于传统的1310nm/1550nm半导体激光光源,该光源稳定性高、稳定速度快、体积小,方便光纤在线测量。
- 激光技术 /
- 激光电源 /
- 恒温控制 /
- 比例-积分-微分 /
- 控制器局域网络总线
Abstract: A high stability and continuously adjustable 1310nm/1550nm semiconductor laser power supply was designed for accurate and rapid measurement of the optical fiber. The laser power supply uses precision constant current source to drive the semiconductor laser diodes by applying the current negative feedback control technology and constant temperature control circuit to drive thermoelectric coolers, and ensures the stability of the laser output power. The contrdler area network bus circuit realizes continuous power adjustment and laser source selection, and variable integration proportion-integration-differentiation algorithm eliminates the integral saturation and accelerates the system temperature stability. The laser power supply works reliably and stably under laser protection and soft-start circuit. The experimental results show that the system has stability of temperature of 0.01℃ and the long-term output power stability of 0.018dB when the laser works at room temperature 25℃. Compared with the traditional 1310nm/1550nm laser power supply, the system has high and fast stability, small size and facilitates the optical fiber online measurement.
- laser technique /
- laser power supply /
- constant temperature control /
- proportion-integration-differentiation /
- contrdler area network bus

[1]	WANG L W. Development of semiconductor lasers and their application[J]. Journal of Chengdu University(Natural Science Edition),2003,22(3): 34-38(in Chinese).
[2]	ZENG H L,JIANG P F, XIE F Z. Temperature control of semiconductor laser for interferometry[J].Laser ﹠ Infrared,2004,34(5): 339-340(in Chinese).
[3]	ANDERONI E, XU J H. A simple system of thermal control and frequency stabilization of solitary diode lasers[J]. Review of Scientific Instrument,2000,71(10):3648- 3652.
[4]	ZHANG N,YU Y L,TIAN X J, et al. Theory and application on the constant temperature control of laser diode[J]. Journal of Jilin University(Science Edition),2002,40(3): 284-287(in Chinese).
[5]	CHEN X H,CHEN X Y,ZHOU Y H. Optimal analysis of the performance of a new heat-driven semiconductor thermoelectric refrigerator[J]. Cryogenics and Superconductivity,2003,31(1):52-55(in Chinese).
[6]	ZHANG R F,KONG L H,LU C G. Design of constant- current source for high power semiconductor laser diode[J]. Laser Technology,2012,36(1):80-83(in Chinese).
[7]	ZHSNG Y C,SUN L J,FU S Y,et al. Research on adjustable high power high pulse-repetition-frequency compact LD power supply[J]. Laser Technology,2012,36(6):731-734(in Chinese).
[8]	FANG Y,XU J,YU P. Laser power supply control circuit design based on ADuC841[J]. Electrotechnics Electric,2011, 5(1):17-26(in Chinese).
[9]	ZOU W D,GAO Y Q. Semiconductor laser power supply controlled by sing-chip microcomputer[J]. Laser Journal,2002,23(4):70-71(in Chinese).
[10]	LI G Y,YU D,SHI G,et al. Design of data collection system based on can bus[J]. Instrumentation Technology, 2010,1(1):15-20(in Chinese).
[11]	LIAO Zh Y,DENG H F,WU L H,et al. Design of high precision constant temperature control systems based on laser diodes[J]. Laser Technology,2012,36(6):771-775(in Chinese).

[1]	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.
[2]	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
[3]	郝晓剑 , 张罗新 . 基于半导体激光器的Tornambe控制算法研究. 激光技术, 2021, 45(5): 670-674. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.05.022
[4]	连悦 , 刘文清 , 刘建国 , 张天舒 , 黄书华 , 高闽光 . 温度自动补偿技术在DPL中的应用. 激光技术, 2004, 28(6): 598-601.
[5]	李友布 , 梁勖 , 赵家敏 , 鲍健 . MOPA结构准分子激光电源的高精度电压控制研究. 激光技术, 2013, 37(5): 660-663. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.05.021
[6]	蒋志伟 , 龚时华 , 王启行 . 双光束激光双路焊接的跟踪控制技术研究. 激光技术, 2013, 37(1): 1-5. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.01.001
[7]	秦树旺 , 毛耀 , 包启亮 . 光电跟踪系统的模糊Ⅱ型控制技术研究. 激光技术, 2021, 45(2): 147-154. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.02.004
[8]	罗亮 , 胡佳成 , 王婵媛 , 刘泽国 . 高精度半导体激光器驱动电源及温控电路设计. 激光技术, 2017, 41(2): 200-204. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.02.011
[9]	余志核 , 肖平平 . 基于两次衰减全反射结构的激光偏振控制器. 激光技术, 2013, 37(1): 82-84. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.01.020
[10]	马英岚 , 梁勖 , 赵读亮 , 方晓东 . 放电准分子激光电磁干扰环境下控制系统设计. 激光技术, 2017, 41(2): 210-212. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.02.013
[11]	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
[12]	马新敏 , 陈潇 , 王振 , 郭泽俊 , 汪鹏 . 一种基于CUK变换器的通用型固体激光电源. 激光技术, 2006, 30(2): 116-118.
[13]	陈根余 , 何江 , 钟沛新 , 程少祥 , 王彬 . 玻璃激光焊接气孔控制研究. 激光技术, 2021, 45(3): 286-291. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.03.003
[14]	齐艺超 , 陈伟 , 穆春元 , 祝宁华 . 基于粒子群自整定PID算法的激光器温度控制系统. 激光技术, 2019, 43(5): 650-654. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.05.012
[15]	蔺玉珂 , 卢静 , 李建平 . 单环掺铒光纤激光器光延迟反馈的混沌控制. 激光技术, 2011, 35(3): 319-321,325. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.03.009
[16]	潘冰冰 , 梁勖 , 潘宁 , 林颖 , 徐健 , 方晓东 . 基于LabVIEW的准分子激光器控制系统. 激光技术, 2020, 44(3): 343-348. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.03.013
[17]	张枢 , 金尚忠 , 范夏雷 , 李烨 , 林百科 , 林弋戈 , 方占军 . 可时序控制的激光功率稳定系统. 激光技术, 2016, 40(4): 461-465. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.04.001
[18]	缪宏 , 贺强 , 张善文 , 张燕军 , 刘思幸 . 真空平板玻璃激光封接气孔控制研究. 激光技术, 2019, 43(1): 38-42. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.01.008
[19]	贾信庭 , 贺昌玉 , 王又青 . 激光切割系统功率实时控制研究. 激光技术, 2009, 33(2): 145-146,150.
[20]	宋晓梅 , 司付兴 , 刘东升 , 蔡汉明 . 凸轮激光热处理控制轨迹研究. 激光技术, 2013, 37(3): 376-379. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.03.024

点击查看大图

计量

文章访问数: 3461
HTML全文浏览量: 674
PDF下载量: 763
被引次数: 0

用于光纤测量的1310nm/1550nm半导体激光驱动电源

廖平
莫少武

作者简介: 廖平(1964- ),男,博士,教授,主要从事机电一体化和计算机测控技术的研究。E-mail:liaoping0@163.com

1. 中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室, 长沙 410083

收稿日期: 2012-08-27
录用日期: 2012-09-03
网络出版日期: 2013-07-25

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(90923030)

关键词:

摘要: 为了实现光纤的精确快速测量, 设计了一种高稳定功率连续可调的1310nm/1550nm半导体激光驱动电源。该电源采用电流串联负反馈技术组成精密恒流源驱动半导体激光二极管,恒温控制电路驱动半导体制冷器,从而保证了激光器输出功率的稳定。控制器局域网络总线电路实现激光源的功率连续可调及激光的选择,通过变速积分PID控制算法消除了积分饱和,加速系统温度的稳定。采用激光保护和软启动电路,实现半导体激光器可靠稳定运行。结果表明,半导体激光器工作在室温25℃时,温度稳定性达0.01℃,激光长期输出功率稳定度达0.018dB。相对于传统的1310nm/1550nm半导体激光光源,该光源稳定性高、稳定速度快、体积小,方便光纤在线测量。