连续可调恒流的半导体激光器恒温控制

论文摘要

随着光纤传感技术的发展,光纤传感理论日趋成熟。而一些光纤传感器也逐渐开始应用于实践,这又进一步促进了光纤传感技术的不断完善和发展。半导体激光器是传感系统最常用的光源,其是否能稳定可靠的工作对整个系统有着很大的影响。因此,如何保证半导体激光器高效、稳定、安全的工作,成为当前普遍关注的课题。半导体激光器作为一种新型的激光光源具有较高的电光转换效率和可靠的工作稳定性的驱动要求,具有较好的应用前景。本文根据半导体激光器的应用要求,设计出了一种实用可靠的半导体激光器控制器。该控制器主要完成了半导体激光器的可调恒流驱动和恒温驱动的设计。介绍了一种半导体激光器的恒流、恒温驱动方法,使光源可以在恒定温度条件下,实现驱动电流连续调节的工作模式。控制器使用了单片机msp430作为主芯片,基于脉冲调宽（PWM）和比例-积分-微分（PID）算法和半导体制冷器实现对光源温度的精密控制。实验结果表明,该方法可以有效的保证光源输出功率及波长等参数的稳定,温度稳定性在10-30℃范围内的环境温度,可达到±0.05℃。恒定的驱动电流在0-200mN范围内连续可调,并且可在全程范围内稳定在±0.05mA。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 半导体激光器的发展
• 1.2 半导体激光器的控制技术
• 1.3 控制器的国内外发展现状
• 2 控制器的工作原理与系统设计
• 2.1 半导体激光器的一般结构
• 2.2 控制器系统构成
• 3 半导体激光器驱动设计
• 3.1 电路设计原理
• 3.2 电路原理图
• 3.3 功率 MOSFET的使用
• 3.4 消除自激振荡的方法
• 3.5 散热
• 3.5.1 散热片
• 3.5.2 导热硅胶
• 3.5.3 散热器的安装
• 3.6 实验结果分析
• 4 恒温控制模块
• 4.1 半导体激光器的温度特性
• 4.2 恒温控制电路的设计与实现
• 4.2.1 温度传感器
• 4.2.2 温度信号检测和调理电路
• 4.2.3 PID控制算法
• 4.2.4 智能系统设计
• 4.2.4.1 MSP430F147基本模块介绍
• 4.2.4.2 FET调试方法简介
• 4.2.4.3 单片机系统电路设计
• 4.2.4.4 A/D转换部分
• 4.2.4.5 脉冲宽度调制（PWM）模块
• 4.2.5 实验结果
• 5 系统抗干扰性设计
• 5.1 电磁兼容
• 5.2 软件抗干扰设计
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A: 组装后的光源驱动器图片
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢