| 【中文题名】 | 半导体激光器温度控制系统的研究与设计 |
| 【英文题名】 | Research and Design of Temperature-Contr System Based on Laser Diode |
| 【学科专业】 | 检测技术与自动化装置 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-9-24 |
| 【中关键词】 | 半导体激光器,温度控制,控制模式,拉格朗日插值,, |
| 【英关键词】 | laser-diode,temperature-control,control model,lagrange interpolation, |
| 【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】 |
本文介绍了我国目前常用的SLD型中小功率半导体激光器组件的恒温控制系统的研究、改进及其软、硬件方面的性能研究与研制。
无论半导体激光器应用在任何领域，总是希望它能长期稳定地工作。半导体激光器除去激光器本身的性能因素外，造成器件退化和不稳定的因素很多，如环境温度不稳定、驱动电流波动、频繁的浪涌冲击以及散热等问题，因此半导体激光器的稳恒控制显得极为重要。本文的内容是对恒温控制单元驱动模式的分析、相关外围器件的设计，以及对恒温控制单元算法的研究。
激光二极管的工作温度与激光二极管的类型有关。小功率激光二极管要求其具有高稳定性，因此需要利用半导体制冷器(TEC Thermo Electric Cooler)作为控温系统的控温执行器件。由改变驱动TEC电流的方向来实现制冷或者加热，精密调节制冷器的电流大小就可以实现精密控温，这是本文的重要组成部分——温度控制部分。
本系统采用模糊控制理论与数字PID参数自适应调整相结合的控制算法。该控制算法以工程中常用的临界比例度法确定系统在特定温度点数字PID控制的参数，然后利用该参数由拉格朗日二次插值得到P、I、D参数的插值公式。最后，系统对具体设... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-6 |
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ABSTRACT |
6-16 |
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第一章 研究半导体激光器恒温控制系统的意义 |
16-20 |
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1.1 温度对半导体激光器二极管参数的影响 |
16-17 |
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1.1.1 对波长的影响 |
16 |
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1.1.2 对寿命的影响 |
16-17 |
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1.1.3 对输出功率的影响 |
17 |
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1.2 国内外半导体激光器温度控制器的现状分析 |
17-20 |
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1.2.1 国外情况 |
17-19 |
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1.2.2 国内情况 |
19 |
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1.2.3 结论分析 |
19-20 |
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第二章 半导体激光器恒温控制单元的结构 |
20-32 |
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2.1 半导体激光器恒温控制单元的结构分析 |
20-22 |
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2.2 采样系统的分析与改进 |
22-25 |
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2.2.1 采样系统的改进设计—恒流桥电路 |
22-25 |
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2.3 热敏电阻的拟合 |
25-32 |
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2.3.1 热敏电阻的参数介绍 |
26-27 |
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2.3.2 最小二乘法拟合 |
27-32 |
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第三章 数字PID控制理论及系统控制算法 |
32-38 |
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3.1 PID控制原理介绍 |
32 |
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3.2 数字PID控制及其实现方法分折 |
32-34 |
|
3.2.1 数字PID位置型控制算法分析 |
33 |
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3.2.2 数字PID增量型控制算法分析 |
33-34 |
|
3.3 拉格朗日插值理论及模糊控制系统原理分析 |
34-36 |
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3.3.1 拉格朗日插值(Lagrange)算法分析 |
34-35 |
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3.3.2 模糊控制系统分析 |
35-36 |
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3.4 本章小结 |
36-38 |
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第四章 半导体激光器恒温控制系统硬件研究 |
38-56 |
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4.1 微控制器研究 |
38-40 |
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4.2 信号调理模块研究 |
40-43 |
|
4.3 A/D模块 |
43-44 |
|
4.4 液晶显示模块 |
44-45 |
|
4.5 键盘输入模块 |
45-47 |
|
4.6 通讯接口模块 |
47-53 |
|
4.6.1 RS-232接口 |
47-48 |
|
4.6.2 RS-485总线通讯接口 |
48-49 |
|
4.6.3 USB通讯接口 |
49-53 |
|
4.7 激光器驱动模块 |
53-55 |
|
4.8 硬件抗干扰措施 |
55-56 |
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第五章 半导体激光器温度控制系统的软件研究 |
56-68 |
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5.1 控温系统软件研究 |
56-57 |
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5.2 控温系统软件算法 |
57-58 |
|
5.3 控温系统软件结构与流程图 |
58-68 |
|
5.3.1 系统初始化流程图 |
58-59 |
|
5.3.2 数字滤波算法的实现 |
59-60 |
|
5.3.3 系统控制模块 |
60-62 |
|
5.3.4 键盘控制子程序模块 |
62-64 |
|
5.3.5 通讯接口子程序模块 |
64-67 |
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5.3.6 软件抗干扰措施 |
67-68 |
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第六章 试验研究与结果分析 |
68-78 |
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6.1 半导体激光器温度控制系统的硬件调试 |
68-69 |
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6.2 试验方法 |
69-70 |
|
6.3 试验过程与试验现象 |
70-75 |
|
6.4 试验结果分析 |
75-77 |
|
6.5 本章小结 |
77-78 |
|
第七章 结论与展望 |
78-80 |
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7.1 结论 |
78-79 |
|
7.2 展望 |
79-80 |
|
参考文献 |
80-82 |
|
致谢 |
82-84 |
|
发表的学术论文 |
84-86 |
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作者简介 |
86-87 |
|
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
87-88 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.341888 |
