大功率半導體激光器溫控系統(tǒng)設計
發(fā)布時間：2021-08-24 05:49
隨著半導體技術的迅猛發(fā)展,市面上的半導體激光器越來越多。它具有尺寸小、效率高、功耗低、可靠性好、使用壽命長的特點,因此被廣泛應用于國防、通信等各個領域。半導體激光器是非線性原件,受溫度影響較大,是一種極其敏感的器件[2]。半導體激光器的閾值電流、輸出光功率和發(fā)射波長都很容易受到溫度的影響。所以在使用半導體激光器時,都會對其工作溫度進行控制,使其工作在最佳溫度,以保證半導體激光器能夠正常工作。目前,現(xiàn)有的激光器溫度控制系統(tǒng)體積較大而且購買價格相對比較昂貴。因此,設計半導體激光器的溫度控制系統(tǒng)十分必要。本論文是對應用在激光光源上的半導體激光器的工作溫度進行控制。本文設計了以STM32為主控制核心的半導體激光器溫度控制系統(tǒng),文章分為五大部分,分別為大功率半導體溫控系統(tǒng)方案設計、系統(tǒng)硬件電路設計、系統(tǒng)測控方法設計、系統(tǒng)軟件設計、系統(tǒng)測試與結(jié)論。本文通過控制壓縮機和軸流風扇的轉(zhuǎn)速來控制半導體激光器的工作溫度。本文中的控制核心采用意法半導體公司的STM32F103VET6。對于不同位置的溫度采集使用不同的溫度傳感器,采集到的溫度分別作為微型壓縮機控制系統(tǒng)和軸流風扇控制系統(tǒng)的反...
【文章來源】：長江大學湖北省
【文章頁數(shù)】：93 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
半導體激光器的輸出光功率與電流關系曲線圖（25℃）
圖 2-2 半導體激光器伏安特性圖（25°C） Volt-ampere characteristic diagram of semicond器的溫度特性于存在損耗機制，如自由載流子吸收、率只能達到 20%～30%，很大一部分注器的工作溫度上升[41]。溫度會影響半導波長和使用壽命等。一般情況，半導體為 0.2～0.3nm/℃，會影響到顏色的鮮 1℃，半導體激光器發(fā)光強度減少 1％出光功率的降低又導致半導體激光器發(fā)升高不僅使閾值電流增大，也直接影響流增加，致使閾值電流密度增大；溫度高會使激光器的壽命縮短甚至終止。的影響
圖 2-3 閾值電流與溫度的關系 Figure 2-3 The relationship between threshold current and tempera明，半導體激光器的閾值電流密度 Jth與溫度 T 的關系為：JthT = JthT0exp 0最 JthT0常溫下的閾值電流密度，為常數(shù)，根據(jù)激光器的不導體激光器的特征溫度，用來表示閾值電流對溫度的敏感光器材料和結(jié)構(gòu)有關。由上式可看出，閾值電流密度隨溫度器性能越穩(wěn)定[32]。輸出光功率的影響輸出光功率的影響也很大，溫度升高，會導致結(jié)溫升高，功率滿足[11]：P = 706.67 0.209T 0.03409T2
【參考文獻】：
期刊論文
[1]砷化鎵基近紅外大功率半導體激光器的發(fā)展及應用[J]. 袁慶賀,井紅旗,張秋月,仲莉,劉素平,馬驍宇. 激光與光電子學進展. 2019(04)
[2]基于RS-485的施耐德PLC與智能儀表串行通訊[J]. 閆友可. 制造業(yè)自動化. 2018(11)
[3]半導體激光器溫度控制綜述[J]. 王忠康,殷冬冬,朱修超. 山東工業(yè)技術. 2018(19)
[4]燃氣熱水器直流風機控制技術的研究[J]. 林銳勤. 日用電器. 2018(08)
[5]Smith PID算法在恒壓供水中的應用[J]. 李明珠,占永寧,張守興. 電腦知識與技術. 2018(22)
[6]半導體激光器的最新進展及應用現(xiàn)狀[J]. 常坤. 電子技術與軟件工程. 2018(10)
[7]基于PT100的高精度溫度測量電路的設計[J]. 顧吉林,劉淼,耿楊,湯宏山,王聆語,于月,吳茜. 測控技術. 2018(05)
[8]基于TEC的高精度溫控系統(tǒng)設計[J]. 吳俊,李長俊. 電子設計工程. 2017(20)
[9]集成溫度傳感器AD590在糧倉溫度檢測中的應用研究[J]. 周福恩. 福建電腦. 2017(08)
[10]大功率激光器及其發(fā)展[J]. 王獅凌,房豐洲. 激光與光電子學進展. 2017(09)
碩士論文
[1]集中供熱區(qū)域公共建筑節(jié)能控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[D]. 闞盼盼.新疆大學 2018
[2]半導體激光器驅(qū)動源及溫度穩(wěn)定系統(tǒng)[D]. 張震.山東師范大學 2018
[3]基于DSP的某激光器溫度控制系統(tǒng)設計與研究[D]. 盧燕.西南交通大學 2018
[4]基于STM32的平流泵測控系統(tǒng)設計[D]. 秦德儀.長江大學 2018
[5]LD激光投影光源驅(qū)動系統(tǒng)設計[D]. 陳仁澤.長江大學 2018
[6]激光掃描系統(tǒng)的閉環(huán)控制技術研究[D]. 李寧.西安電子科技大學 2018
[7]稀土摻雜玻璃2-3μm近中紅外光致發(fā)光增強機理研究[D]. 黃薄.湘潭大學 2018
[8]基于北斗的物流監(jiān)測儀的設計與實現(xiàn)[D]. 提建宇.吉林大學 2017
[9]基于STM32微控制器的自由感應加熱控制技術研究[D]. 曹穩(wěn)坤.電子科技大學 2016
[10]激光投影儀中半導體激光器電源系統(tǒng)的研制[D]. 李江瀾.中北大學 2014
本文編號：3359405
【文章來源】：長江大學湖北省
【文章頁數(shù)】：93 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
半導體激光器的輸出光功率與電流關系曲線圖（25℃）
圖 2-2 半導體激光器伏安特性圖（25°C） Volt-ampere characteristic diagram of semicond器的溫度特性于存在損耗機制，如自由載流子吸收、率只能達到 20%～30%，很大一部分注器的工作溫度上升[41]。溫度會影響半導波長和使用壽命等。一般情況，半導體為 0.2～0.3nm/℃，會影響到顏色的鮮 1℃，半導體激光器發(fā)光強度減少 1％出光功率的降低又導致半導體激光器發(fā)升高不僅使閾值電流增大，也直接影響流增加，致使閾值電流密度增大；溫度高會使激光器的壽命縮短甚至終止。的影響
圖 2-3 閾值電流與溫度的關系 Figure 2-3 The relationship between threshold current and tempera明，半導體激光器的閾值電流密度 Jth與溫度 T 的關系為：JthT = JthT0exp 0最 JthT0常溫下的閾值電流密度，為常數(shù)，根據(jù)激光器的不導體激光器的特征溫度，用來表示閾值電流對溫度的敏感光器材料和結(jié)構(gòu)有關。由上式可看出，閾值電流密度隨溫度器性能越穩(wěn)定[32]。輸出光功率的影響輸出光功率的影響也很大，溫度升高，會導致結(jié)溫升高，功率滿足[11]：P = 706.67 0.209T 0.03409T2
【參考文獻】：
期刊論文
[1]砷化鎵基近紅外大功率半導體激光器的發(fā)展及應用[J]. 袁慶賀,井紅旗,張秋月,仲莉,劉素平,馬驍宇. 激光與光電子學進展. 2019(04)
[2]基于RS-485的施耐德PLC與智能儀表串行通訊[J]. 閆友可. 制造業(yè)自動化. 2018(11)
[3]半導體激光器溫度控制綜述[J]. 王忠康,殷冬冬,朱修超. 山東工業(yè)技術. 2018(19)
[4]燃氣熱水器直流風機控制技術的研究[J]. 林銳勤. 日用電器. 2018(08)
[5]Smith PID算法在恒壓供水中的應用[J]. 李明珠,占永寧,張守興. 電腦知識與技術. 2018(22)
[6]半導體激光器的最新進展及應用現(xiàn)狀[J]. 常坤. 電子技術與軟件工程. 2018(10)
[7]基于PT100的高精度溫度測量電路的設計[J]. 顧吉林,劉淼,耿楊,湯宏山,王聆語,于月,吳茜. 測控技術. 2018(05)
[8]基于TEC的高精度溫控系統(tǒng)設計[J]. 吳俊,李長俊. 電子設計工程. 2017(20)
[9]集成溫度傳感器AD590在糧倉溫度檢測中的應用研究[J]. 周福恩. 福建電腦. 2017(08)
[10]大功率激光器及其發(fā)展[J]. 王獅凌,房豐洲. 激光與光電子學進展. 2017(09)
碩士論文
[1]集中供熱區(qū)域公共建筑節(jié)能控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[D]. 闞盼盼.新疆大學 2018
[2]半導體激光器驅(qū)動源及溫度穩(wěn)定系統(tǒng)[D]. 張震.山東師范大學 2018
[3]基于DSP的某激光器溫度控制系統(tǒng)設計與研究[D]. 盧燕.西南交通大學 2018
[4]基于STM32的平流泵測控系統(tǒng)設計[D]. 秦德儀.長江大學 2018
[5]LD激光投影光源驅(qū)動系統(tǒng)設計[D]. 陳仁澤.長江大學 2018
[6]激光掃描系統(tǒng)的閉環(huán)控制技術研究[D]. 李寧.西安電子科技大學 2018
[7]稀土摻雜玻璃2-3μm近中紅外光致發(fā)光增強機理研究[D]. 黃薄.湘潭大學 2018
[8]基于北斗的物流監(jiān)測儀的設計與實現(xiàn)[D]. 提建宇.吉林大學 2017
[9]基于STM32微控制器的自由感應加熱控制技術研究[D]. 曹穩(wěn)坤.電子科技大學 2016
[10]激光投影儀中半導體激光器電源系統(tǒng)的研制[D]. 李江瀾.中北大學 2014
本文編號：3359405
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