LD激光投影光源驱动系统设计

发布时间：2020-08-27 13:57

【摘要】：激光显示技术最早被提出是在上个世纪的60年代期间,一直研究发展到现如今,这一技术日渐成熟,因其色彩鲜艳,饱和度高且亮度强等优点,有着逐步取代传统显示技术的趋势。随着半导体激光器技术的更新与发展,其工作性能变得更加稳定,且成本也在不断下降。采用半导体激光器作为光源,设计一套完整的驱动控制系统,能够有效的推动激光显示技术行业的发展,满足社会对于这一技术的强烈需求。就现阶段而言,半导体激光器的价格现在仍然较为昂贵,因此要求其驱动系统能够相比较一般电源而言更加安全可靠。从市场的需求来看,设计研发一台驱动设备不仅要求工作性能稳定,可靠性高,而且更要强调在体积上做到最小最优化,成本上能够满足投入市场竞争的要求。针对半导体激光器的特性与光源实际需求,本课题设计了一套完整的电路用于指定的驱动光源中,实现了光源系统中驱动与控制的功能,其中包括半导体激光器的驱动控制电路、温度测量控制电路、直流无刷电机的驱动电路以及通信功能电路,对这些电路的设计与实现展开了详细的研究与论述,并给出了系统中关键部分的算法和软件实现过程。本文共有6章内容。第1章介绍了论文的研究背景与研究方向,从而引出论文的研究目的与意义。第2章介绍了本文设计的原理,包括激光投影光源驱动系统的设计原理、半导体激光器的工作原理与特性、温度测量控制原理与设计方案、直流无刷电机设计原理、通信接口设计原理,并采用STM32芯片作为微控制器。第3章详细介绍了基于半导体激光器的激光投影光源驱动系统硬件部分设计,从总体框架入手分析,按照给出的设计需求详细论述了各功能模块的电路设计,并给出实际电路原理图。第4章着重分析了驱动系统中主要的三种控制对象:半导体激光器电流控制、温度控制、直流无刷电机驱动控制,并给出相应的控制算法。第5章论述了系统的软件部分设计,分为STM32驱动程序设计与软件测试平台设计。STM32驱动程序设计给出了详细的软件功能流程图;软件测试平台给出了详细的界面与功能展示。第6章是系统测试与结论部分,在给出详细的测试过程之后给出相应的结论,验证基于半导体激光器的激光投影光源驱动系统的正确性与可靠性,得出设计结论,并给出部分实物展示图片。通过本文叙述的设计原理与方法,经过相关研发与测试,开发出来的基于半导体激光器的激光投影光源驱动系统工作可靠,性能稳定,且具有体积小,便携性强等特点,能够与光学引擎和相关设备组装构成完整的激光投影机,实际运用在工程投影或电影放映等应用上,取得良好的投影效果,具有较大的现实意义与实用价值。
【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN24
【图文】：

半导体激光器,光谐振腔,激光器,激光应用

第 2 章：LD 光源驱动系统设计原理2.2 半导体激光器驱动设计原理激光器简介光器即 LD（Laser Diode），顾名思义，其通过半导体材，在电流激发下产生激光光束。相比较其他种类激光器体积小，使用寿命长，光电转换效率高等优点，适用在、激光检测等常见的激光应用中。所示，半导体激光器的物理结构是在发光二极管的结间导体，其端面经过抛光后具有部分反射功能，因而形情况下，LED 结发射出光来并与光谐振腔相互作用，射出单波长的光，同时，光在光谐振腔中产生振荡并被

伏安特性,半导体激光器,阈值电流

第 2 章：LD 光源驱动系统设计原理体激光器的伏安特性与阈值电流导体激光器是将电流注入的电子转换成光子，因此阈值损耗与增益的临界值，只有电流达到阈值以后半导体激输入电流低于阈值电流时，半导体激光器并不能激发激荧光，此时加在半导体激光器两端的电压迅速升高；当导体激光器开始发射出激光，这个电流值即是阈值电流流之后，电压上升开始变得非常缓慢。图 2-3 为 25℃时。

特性图,半导体激光器,特性图

图 2-3 某半导体激光器伏安特性图（25°C）Figure 2-3 V-I characteristic diagram of semiconductor laser (25℃ )导体激光器的输出光功率—电流特性-4 为半导体激光器输出光功率和电流之间的关系（25℃时的关系，在一定范围内随着输入电流的增大，半导体激光器加。

【参考文献】