| 【中文题名】 | 外腔半导体激光器的温度控制 |
| 【英文题名】 | Temperature Control of the External Cavity Semiconductor Diodes |
| 【学科专业】 | 电磁场与微波技术 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-5-29 |
| 【中关键词】 | 外腔半导体激光器,温度控制,稳压电源,单片机,PID控制, |
| 【英关键词】 | ECLD,Temperature Control,Voltage Regulator,Micro-controller,PID control, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>光电子技术、激光技术>激光技术、微波激射技术>激光器>半导体激光器 |
| 【论文摘要】 |
本论文着重研究了外腔半导体激光器(ECLD)双重温度控制电路的设计方案,并研制了为智能光源系统提供支持电压的稳压电源。
对于外腔半导体激光器,影响其稳定度的因素主要是工作温度的漂移和驱动电流的变化。当ECLD内部温度增加时,输出功率也随之减小,如果温度不稳则可能会引发模式跳跃现象,其结果会严重影响ECLD的稳定度;其次,ECLD的阈值电流随温度升高而升高,整个激光器的特性曲线基本上随温度的变化而平行移动;同时,长期工作于温度过高状态将导致ECLD的老化甚至损坏。因此,对于ECLD的高精度温度控制有着非常重要的意义。
本实验的研究对象为智能型光源系统,它是以外腔半导体激光器为核心的。我们对激光器以及整个智能光源系统进行双重温度控制,它由两个定值闭环负反馈温控系统组成:采用PID控制原理的模拟电路和以单片机为核心的数字电路系统。一方面,当LD工作发热时,其内部集成的负温度系数的热敏电阻把温度变化的信号快速转换为电信号,然后与预先设定的基准温度作比较得到差值,再经信号处理后驱动同样是其内部集成的半导体致冷器,以保持LD的温度恒定。这部分是由采用PID控制原理的模拟电路实现的。另一方面,对于... |
| 【论文题纲】 |
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中文摘要 |
3-4 |
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ABSTRACT |
4-7 |
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第一章 绪论 |
7-10 |
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1.1 课题的目的和意义 |
7-8 |
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1.2 国内外发展状况 |
8 |
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1.3 论文的创新点 |
8-9 |
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1.4 论文的主要内容安排 |
9-10 |
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第二章 外腔半导体激光器的温度控制原理 |
10-25 |
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2.1 外腔半导体激光器（ECLD）为核心的智能型光源系统简介 |
10-11 |
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2.2 影响外腔半导体激光器（ECLD）稳定度的因素 |
11-14 |
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2.2.1 外界环境的影响因素 |
11 |
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2.2.2 温度对外腔半导体激光器（ECLD）稳定度的影响 |
11-14 |
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2.3 双重温度控制系统整体设计思路 |
14-16 |
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2.4 温度控制方法的分类、比较与选择 |
16-25 |
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2.4.1 温度控制方案的选择 |
16-20 |
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2.4.2 温度传感器 |
20-23 |
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2.4.3 半导体致冷器 |
23-25 |
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第三章 外腔半导体激光器双重温度控制电路设计方案 |
25-44 |
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3.1 半导体激光器PID温控电路设计 |
25-30 |
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3.1.1 温度电压转换电路 |
26 |
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3.1.2 共模抑制比、高输入阻抗放大电路 |
26-27 |
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3.1.3 PID（比例-积分-微分）控制电路 |
27-29 |
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3.1.4 电压跟随器 |
29-30 |
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3.2 智能光源系统外围温控电路设计 |
30-44 |
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3.2.1 单总线数字温度传感器DS18B20 |
32-36 |
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3.2.2 主控芯片AT89C51 单片机 |
36-38 |
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3.2.3 数模转换芯片DAC0832 |
38-40 |
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3.2.4 激光器智能系统外围温控的软件设计 |
40-44 |
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第四章 外腔半导体激光器双重温度控制的电路仿真与实验研究 |
44-50 |
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4.1 外腔半导体激光器双重温度控制系统的电路仿真 |
44-46 |
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4.2 外腔半导体激光器双重温度控制的实验研究 |
46-50 |
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4.2.1 外腔半导体激光器双重温度控制的实验结果 |
46-48 |
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4.2.2 外腔半导体激光器双重温度控制的实验分析 |
48-50 |
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第五章 智能型光源系统稳压电源 |
50-53 |
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5.1 直流稳压电源的组成 |
50-52 |
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5.1.1 电源变压器 |
50 |
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5.1.2 整流电路 |
50-52 |
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5.1.3 滤波电路 |
52 |
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5.1.4 稳压电路 |
52 |
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5.2 智能型光源系统稳压电源电路 |
52-53 |
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第六章 采用嵌入式系统ARM的改进方案 |
53-58 |
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6.1 ARM7TDMI及EasyArm2104 开发板简介 |
53-54 |
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6.1.1 ARM7TDMI处理器 |
53 |
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6.1.2 EasyArm2104 开发板 |
53-54 |
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6.2 系统改进方案 |
54-58 |
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6.2.1 1KHz信号发生器 |
55-56 |
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6.2.2 伺服电路其它部分改进方案 |
56-58 |
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第七章 结束语 |
58-59 |
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参考文献 |
59-62 |
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发表论文及科研情况 |
62-63 |
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附录 |
63-69 |
|
致谢 |
69 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.341488 |
