基于ADN8830的激光器溫度控制系統(tǒng)電路改進設(shè)計
發(fā)布時間：2021-02-24 00:55
針對被廣泛應用的ADN8830的溫度控制技術(shù)方案的缺陷開展了研究.首先通過實驗發(fā)現(xiàn)激光器的輸出光功率與激光器的工作溫度之間存在一定的正弦波動關(guān)系,并對這一現(xiàn)象產(chǎn)生的機理進行了分析.然后利用分析結(jié)果對電路進行了改進和實驗驗證,實驗結(jié)果表明:改進電路設(shè)計后明顯改善了輸出光功率與激光器的工作溫度之間的正弦波動關(guān)系,使溫控精度從0.5℃提高到±0.02℃,激光器輸出光功率穩(wěn)定在±0.02 mW內(nèi).
【文章來源】：中北大學學報(自然科學版). 2020,41(03)
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
25 ℃目標溫度下PLT5-520B型激光器功率-時間圖
如圖 3 所示, 改進電路部分主要是采用主控制器STM32F103C8T6對激光器的輸入電流進行補償?shù)碾娐? 在前人所述電路中, 恒流源通過檢測激光器的偏置電流, 進而調(diào)節(jié)注入電流的大小, 溫度控制部分通過檢測熱敏電阻的反饋電壓大小并利用PID調(diào)節(jié)控制TEC的工作電流大小, 進而控制激光器的工作溫度. 改進電路中, 在恒流源和激光器之間增加補償電路, 主控制器STM32F103C8T6通過檢測熱敏電阻的反饋電壓大小和偏置電流大小判斷激光器光源處的溫度變化, 進一步確定閾值電流的變化, 進而在恒流源輸出電流的基礎(chǔ)上對激光器的注入電流進行一定增補, 以消除閾值電流變化帶來的激光器輸出功率波動. 另外, 注入電流的增補必然導致激光器發(fā)熱量的變化, 因此, 主控制器在增補注入電流同時對溫控系統(tǒng)進行一定干預.2.2 恒電流驅(qū)動部分電路系統(tǒng)設(shè)計
恒電流驅(qū)動部分電路主要通過控制芯片ADN2830進行控制和調(diào)節(jié)小功率半導體激光器的輸出光功率. 如圖 4 所示, 通過設(shè)置芯片引腳PSET與GND之間的電阻值來控制輸出功率的整體大小; 通過IBIAS引腳與半導體激光器相連監(jiān)控激光器的偏置電流, 通過與設(shè)定值比較進而調(diào)控激光器功率, 可以實現(xiàn)半導體激光器平均光功率的閉環(huán)控制, 通過改變輸入半導體激光器的電流來控制和調(diào)節(jié)半導體激光器的輸出光功率.由于小功率半導體激光器的工作電流受半導體激光器工作環(huán)境影響較大, 激光器的工作電流隨工作環(huán)境溫度的變化而波動, 基于此配置, 通過檢測半導體激光器PD部分的偏置電流, 可以實時調(diào)整半導體激光器的輸入工作電流, 進而達到激光器輸出功率恒定的目的.
【參考文獻】：
期刊論文
[1]窄線寬半導體激光器研究進展[J]. 郎興凱,賈鵬,陳泳屹,秦莉,梁磊,陳超,王玉冰,單肖楠,寧永強,王立軍. 中國科學:信息科學. 2019(06)
[2]采用實時功率反饋的半導體激光器幅度調(diào)制方法[J]. 薛夢凡,彭冬亮,榮英佼,申屠晗,駱吉安,陳志坤,劉智惟. 紅外與激光工程. 2019(09)
[3]面向混沌激光器的高精度溫控與驅(qū)動電路設(shè)計[J]. 楊帥軍,張建忠,劉毅,趙彤,喬麗君,于小雨,孟潔,徐紅春,余向紅,張明江. 深圳大學學報(理工版). 2018(05)
[4]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)
[5]高精度半導體激光器驅(qū)動電源及溫控電路設(shè)計[J]. 羅亮,胡佳成,王嬋媛,劉澤國. 激光技術(shù). 2017(02)
[6]激光器高精度溫度控制系統(tǒng)的研究[J]. 田浥彤,王海星. 化工自動化及儀表. 2017(03)
[7]應用ADN8831的980nm泵浦激光二極管溫度控制器[J]. 江艷. 光學技術(shù). 2016(03)
[8]調(diào)制型半導體激光器驅(qū)動電路設(shè)計[J]. 張超. 光電技術(shù)應用. 2013(06)
[9]半導體激光器溫度控制電路設(shè)計[J]. 霍佳皓,李洪祚. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2013(20)
[10]用ADN8830實現(xiàn)半導體激光器的自動溫度控制[J]. 周進軍,元秀華,李博. 光學與光電技術(shù). 2005(02)
碩士論文
[1]高穩(wěn)定度激光光源溫度控制算法研究和實現(xiàn)[D]. 周根弟.北京郵電大學 2019
[2]面向混沌半導體激光器的高精度溫控與直流驅(qū)動電路系統(tǒng)設(shè)計[D]. 楊帥軍.太原理工大學 2018
[3]武器系統(tǒng)激光模擬技術(shù)的研究[D]. 褚鑫.長春理工大學 2007
本文編號：3048518
【文章來源】：中北大學學報(自然科學版). 2020,41(03)
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
25 ℃目標溫度下PLT5-520B型激光器功率-時間圖
如圖 3 所示, 改進電路部分主要是采用主控制器STM32F103C8T6對激光器的輸入電流進行補償?shù)碾娐? 在前人所述電路中, 恒流源通過檢測激光器的偏置電流, 進而調(diào)節(jié)注入電流的大小, 溫度控制部分通過檢測熱敏電阻的反饋電壓大小并利用PID調(diào)節(jié)控制TEC的工作電流大小, 進而控制激光器的工作溫度. 改進電路中, 在恒流源和激光器之間增加補償電路, 主控制器STM32F103C8T6通過檢測熱敏電阻的反饋電壓大小和偏置電流大小判斷激光器光源處的溫度變化, 進一步確定閾值電流的變化, 進而在恒流源輸出電流的基礎(chǔ)上對激光器的注入電流進行一定增補, 以消除閾值電流變化帶來的激光器輸出功率波動. 另外, 注入電流的增補必然導致激光器發(fā)熱量的變化, 因此, 主控制器在增補注入電流同時對溫控系統(tǒng)進行一定干預.2.2 恒電流驅(qū)動部分電路系統(tǒng)設(shè)計
恒電流驅(qū)動部分電路主要通過控制芯片ADN2830進行控制和調(diào)節(jié)小功率半導體激光器的輸出光功率. 如圖 4 所示, 通過設(shè)置芯片引腳PSET與GND之間的電阻值來控制輸出功率的整體大小; 通過IBIAS引腳與半導體激光器相連監(jiān)控激光器的偏置電流, 通過與設(shè)定值比較進而調(diào)控激光器功率, 可以實現(xiàn)半導體激光器平均光功率的閉環(huán)控制, 通過改變輸入半導體激光器的電流來控制和調(diào)節(jié)半導體激光器的輸出光功率.由于小功率半導體激光器的工作電流受半導體激光器工作環(huán)境影響較大, 激光器的工作電流隨工作環(huán)境溫度的變化而波動, 基于此配置, 通過檢測半導體激光器PD部分的偏置電流, 可以實時調(diào)整半導體激光器的輸入工作電流, 進而達到激光器輸出功率恒定的目的.
【參考文獻】：
期刊論文
[1]窄線寬半導體激光器研究進展[J]. 郎興凱,賈鵬,陳泳屹,秦莉,梁磊,陳超,王玉冰,單肖楠,寧永強,王立軍. 中國科學:信息科學. 2019(06)
[2]采用實時功率反饋的半導體激光器幅度調(diào)制方法[J]. 薛夢凡,彭冬亮,榮英佼,申屠晗,駱吉安,陳志坤,劉智惟. 紅外與激光工程. 2019(09)
[3]面向混沌激光器的高精度溫控與驅(qū)動電路設(shè)計[J]. 楊帥軍,張建忠,劉毅,趙彤,喬麗君,于小雨,孟潔,徐紅春,余向紅,張明江. 深圳大學學報(理工版). 2018(05)
[4]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)
[5]高精度半導體激光器驅(qū)動電源及溫控電路設(shè)計[J]. 羅亮,胡佳成,王嬋媛,劉澤國. 激光技術(shù). 2017(02)
[6]激光器高精度溫度控制系統(tǒng)的研究[J]. 田浥彤,王海星. 化工自動化及儀表. 2017(03)
[7]應用ADN8831的980nm泵浦激光二極管溫度控制器[J]. 江艷. 光學技術(shù). 2016(03)
[8]調(diào)制型半導體激光器驅(qū)動電路設(shè)計[J]. 張超. 光電技術(shù)應用. 2013(06)
[9]半導體激光器溫度控制電路設(shè)計[J]. 霍佳皓,李洪祚. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2013(20)
[10]用ADN8830實現(xiàn)半導體激光器的自動溫度控制[J]. 周進軍,元秀華,李博. 光學與光電技術(shù). 2005(02)
碩士論文
[1]高穩(wěn)定度激光光源溫度控制算法研究和實現(xiàn)[D]. 周根弟.北京郵電大學 2019
[2]面向混沌半導體激光器的高精度溫控與直流驅(qū)動電路系統(tǒng)設(shè)計[D]. 楊帥軍.太原理工大學 2018
[3]武器系統(tǒng)激光模擬技術(shù)的研究[D]. 褚鑫.長春理工大學 2007
本文編號：3048518
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