半导体激光器可控智能装置的研究

论文摘要

随着激光技术的飞速发展,激光器的应用越来越广泛。因而研究激光器的智能化控制技术,实现激光器智能可控的工作状态,有着深远的现实意义。论文首先分析半导体激光器的结构和特性及半导体激光器智能化的发展趋势,在此基础上探讨了半导体激光器的智能化控制的方法。论文分析影响激光器的长期稳定工作的因素,探讨了利用FADOF滤光器作为稳频元件,通过直接光反馈的办法实现半导体激光器的原子稳频。论文分析了该稳频方法的原理和数学模型,以及这种稳频方法具有结构简单、短期稳定性好等优点,和长期稳定性易受外界环境变化的影响,严重时会导致频率失锁等缺点。并讨论了FADOF器件的应用。本论文在光反馈原子稳频的基础上,通过采用智能控制技术,提高光反馈原子稳频半导体激光器的长期稳定性和抗外界环境干扰的能力,使半导体激光器达到长期无漂移稳定工作的目的。温度的改变会严重影响半导体激光器的稳定性。本论文在Fuzzy-PID控制方法的基础上设计了温度模糊控制单元,实现半导体激光器的模糊参数自整定控制。并设计了具体电路实现了半导体激光器温度控制单元的智能化控制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 智能控制的发展及现状
• 1.2.2 稳频技术的研究现状
• 1.2.3 半导体激光器的研究现状
• 1.3 论文研究的目的及内容
• 第二章 智能可控半导体激光器
• 2.1 空间光通信激光器的选择依据
• 2.2 发射系统中的半导体激光器
• 2.2.1 半导体激光器基本结构与工作原理
• 2.2.2 半导体激光器的特性
• 2.2.3 温度对半导体激光器阈值特性的影响
• 2.3 LDM-808-120-500 半导体激光器的工作特性
• 2.4 半导体激光器智能化控制方法
• 2.4.1 基于知识表达的智能控制方法
• 2.4.2 基于问题求解策略的智能控制方法
• 2.4.3 基于智能模拟的智能控制方法
• 2.5 影响半导体激光器稳定工作的因素
• 2.5.1 温度变化的影响
• 2.5.2 机械振动的影响
• 2.5.3 磁场的影响
• 2.5.4 激光器放电噪声的影响
• 2.6 小结
• 第三章 半导体激光器稳频控制方案
• 3.1 半导体激光器稳频原理
• 3.1.1 频率的稳定性和复现行
• 3.1.2 激光器频率变化的数学模型
• 3.1.3 半导体激光器主要稳频方法
• 3.2 FADOF 直接光反馈稳频方法
• 3.2.1 FADOF 的滤波原理
• 3.2.2 FADOF 的理论模型
• 3.2.3 FADOF 的数值模拟
• 3.2.4 FADOF 器件的应用
• 3.3 采用FADOF 器件的直接光反馈稳频实验
• 3.3.1 FADOF 的光反馈稳频原理
• 3.3.2 实验中注意的问题
• 3.3.3 实验装置
• 3.3.4 直接光反馈的优点与不足
• 3.4 小结
• 第四章 智能补偿控制方案
• 4.1 智能控制系统的原理
• 4.1.1 智能补偿控制方案
• 4.1.2 频率补偿原理
• 4.1.3 智能控制系统设计目标
• 4.2 智能补偿控制的电路设计
• 4.2.1 智能补偿电路的设计思想
• 4.2.2 光电探测电路
• 4.2.3 数据采集电路
• 4.2.4 微处理器接口电路
• 4.3 软件的设计与实现
• 4.4 小结
• 第五章 激光器温度智能控制方案
• 5.1 半导体激光器温度探测
• 5.1.1 数字温度传感器 DS18820 简介
• 5.1.2 DS18820 与单片机的典型接口设计
• 5.2 半导体激光器致冷
• 5.3 激光器智能温度控制系统
• 5.3.1 温度Fuzzy-PID 控制方法
• 5.3.2 半导体激光器温度的Fuzzy-PID 控制建模及仿真
• 5.3.3 智能温控电路
• 5.4 小结
• 第六章 智能控制系统工作性能的实验
• 6.1 最佳工作点搜寻实验
• 6.2 频率变化补偿实验
• 6.3 智能装置的稳频性能
• 6.4 小结
• 第七章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献