可调谐半导体激光器的精密控制系统设计

曹延昌; 熊继军; 侯庆志

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.03.007

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可调谐半导体激光器的精密控制系统设计

曹延昌 , 熊继军 , 侯庆志

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引用本文:

Citation:

可调谐半导体激光器的精密控制系统设计

1.
中北大学电子测试技术国家重点实验室, 太原 030051

作者简介: 曹延昌(1990-),男,硕士研究生,现主要从事半导体激光器的控制系统和稳频研究。.

通讯作者: 熊继军, cych.nuc@gmail.com ;

中图分类号: TN248.4;TP273

Design of precision control systems for tunable semiconductor lasers

1.
National Key Laboratory for Electronic Measurement Technology, North University of China, Taiyuan 030051, China

Corresponding author: XIONG Jijun, cych.nuc@gmail.com ;

CLC number: TN248.4;TP273

摘要: 为了满足高精密测量领域对半导体激光器高稳定度的要求,设计了一种高稳定度、低噪声的半导体激光器控制系统。该控制系统由电流驱动和温度控制两部分组成,电流控制部分采用负反馈控制保持电流稳定,温度控制部分采用高度集成的MAX1978作为主控芯片,驱动半导体制冷器进行温度补偿。经过实验验证,电流在200mA范围内连续可调,电流控制精度高达1A,在3kHz~100kHz带宽内交流噪声有效值小于300nA,长期温度漂移小于2m℃。结果表明,该系统可用于驱动分布式反馈外腔半导体激光器和分布式布喇格反射半导体激光器。
- 光电子学 /
- 控制系统 /
- 高稳定度 /
- 低噪声
Abstract: In order to meet the requirements of high stability of semiconductor laser in high precision measurement field, a semiconductor laser control system with high stability and low noise was proposed. The control system consists of a current driver and temperature controller. A negative feedback was used to maintain the current stability. A highly integrated MAX1978, as main control chip, was used to drive the thermoelectric cooler for temperature compensation. After the experiment verification, current was adjustable in the range of 200mA, current control accuracy was less than 1A. The effective value of alternating current noise voltage within 3kHz~100kHz bandwidth was less than 300nA and long-term temperature drift was less than 2m℃. The results show that the system can be used to drive distribibuted feedback external cavity LD lasers and distributed Bragg reflector LD lasers.
- optoelectronics /
- control system /
- high stability /
- low noise

[1]	LIBBRECHT K G, HALL J L. A low-noise high-speed diode laser current controller[J]. Review of Scientific Instruments,1993,64(8):2122-2135.
[2]	FANG J, QIN J, WAN S, et al. Atomic spin gyroscope based on (129)~Xe-Cs comagnetometer[J]. Chinese Science Bulletin, 2013,58(13): 1512-1515.
[3]	ZHU X S, GUAN Ch, ZHOU Q. A subminiature adjustable and measurable atomic clock based on coherent population trapping[C]//Instrumentation and Measurement Technology Conference.New York,USA:IEEE,2011:1-4.
[4]	ZHONG G Sh, MAO X J, BI G J, et al. Lasers with narrow pulse width and high beam quality [J]. Laser Technology,2013,37(6):766-768(in Chinese).
[5]	YUAN J, CHEN W L, QI X H, et al. Design for power supply and frequency stabilization of ECL[J]. Infrared and Laser Engineering,2006,35(2):116-119(in Chinese).
[6]	HOROWITZ P, HILL W.The art of electronics[M]. New York,USA: Cambridge University Press,1989:421-422.
[7]	GAO P D, ZHANG F Q. Design and implementation of high precision temperature control system for semiconductor lasers[J].Laser Technology,2014,38(4):271-273(in Chinese).
[8]	ERICKSON C J, van ZIJLL M, DOERMANN G, et al. An ultrahigh stability, low-noise laser current driver with digital control [J]. Review of Scientific Instruments, 2008,79(7):073107.
[9]	WANG X Y. Implementation of wavelet denoising algorithm based on FPGA[J]. Laser Technology,2013,37(6):787-790(in Chinese).
[10]	MENG T F, WU Y L, JI Zh H, et al. Frequency stabilized diode laser based on cesium molecular saturated absorption spectroscopy[J]. Chinese Journal of Lasers,2010,37(5):1182-1185(in Chinese).

[1]	李波 , 王又青 . 高功率轴快流CO2激光器控制系统的研制. 激光技术, 2010, 34(2): 285-288. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.02.039
[2]	乐燕芬 , 时颖 , 句爱松 . 一种双频激光干涉信号探测器的设计. 激光技术, 2012, 36(6): 759-762. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.012
[3]	王锐 , 郝晓剑 , 周汉昌 , 王淑娟 . 温度传感器校准系统中红外信号检测电路设计. 激光技术, 2013, 37(2): 247-250. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.02.027
[4]	陈建芳 , 王明常 . 自由电子激光器的一些改进方案. 激光技术, 1999, 23(1): 11-15.
[5]	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
[6]	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.
[7]	雷建设 , 黄肇明 , 郭振华 , 李又生 , 刘斌波 . 单片机控制的激光标刻机. 激光技术, 2001, 25(2): 140-143.
[8]	詹仪 , 郑义 , 赵玉辉 , 徐云峰 . 不同抽运方式下掺Yb3+光纤放大器的增益和噪声特性. 激光技术, 2007, 31(1): 50-53.
[9]	周伟林 , 罗风光 , 余志华 , 李斌 , 赵新宇 . 线性损耗和双光子吸收下硅基波导调制不稳定性. 激光技术, 2010, 34(4): 489-492. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.04.016
[10]	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.
[11]	武学英 , 崔健永 , 郑伟 , 李辰 , 郑永超 . 星载激光雷达高灵敏信号探测的关键技术研究. 激光技术, 2017, 41(6): 881-885. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.06.023
[12]	李楠 , 王蓟 , 彭以新 , 王国政 , 张云琦 , 刘亮 . 光纤长度优化的高功率铒镱共掺光纤放大器. 激光技术, 2010, 34(6): 757-760. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.06.011
[13]	韩群 , 宁继平 , 周雷 , 张伟毅 , 王俊涛 , 陈王争 . 高功率Er/Yb共掺光纤脉冲放大器中ASE的影响分析. 激光技术, 2009, 33(5): 541-544. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.05.018
[14]	梁海坚 , 邓军 , 王高 , 焦宁 , 李仰军 , 郭亚飞 . 高速摄影同步触发光源系统设计及应用. 激光技术, 2016, 40(3): 331-334. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.03.006
[15]	李雷 , 唐守锋 . 共享激光器的分布式光纤气体传感系统. 激光技术, 2014, 38(3): 384-388. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.03.022
[16]	曾贤贵 , 夏晶 , 胡同欢 , 杨青林 . 基于锁相放大器和LabVIEW的激光功率测量系统. 激光技术, 2015, 39(3): 295-299. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.03.002
[17]	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
[18]	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
[19]	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
[20]	廖志烨 , 邓洪峰 , 吴凌华 , 张恩华 , 张宇 . 基于半导体激光器高精度恒温系统设计. 激光技术, 2012, 36(6): 771-775. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.015

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可调谐半导体激光器的精密控制系统设计

通讯作者: 熊继军, cych.nuc@gmail.com;

作者简介: 曹延昌(1990-),男,硕士研究生,现主要从事半导体激光器的控制系统和稳频研究。

1. 中北大学电子测试技术国家重点实验室, 太原 030051

收稿日期: 2014-05-20
录用日期: 2014-08-14
网络出版日期: 2015-05-25

关键词:

摘要: 为了满足高精密测量领域对半导体激光器高稳定度的要求,设计了一种高稳定度、低噪声的半导体激光器控制系统。该控制系统由电流驱动和温度控制两部分组成,电流控制部分采用负反馈控制保持电流稳定,温度控制部分采用高度集成的MAX1978作为主控芯片,驱动半导体制冷器进行温度补偿。经过实验验证,电流在200mA范围内连续可调,电流控制精度高达1A,在3kHz~100kHz带宽内交流噪声有效值小于300nA,长期温度漂移小于2m℃。结果表明,该系统可用于驱动分布式反馈外腔半导体激光器和分布式布喇格反射半导体激光器。