半导体激光器驱动源及温度稳定系统

发布时间：2021-05-11 05:47

　　半导体激光器具有两种工作方式:一种是驱动源为激光器注入恒定的电流,并利用温度稳定系统保持激光器工作温度稳定。另一种是驱动源维持激光器输出光功率不变并保持激光器温度稳定。本论文选择激光器的恒电流恒温工作方式。本系统基于LC96蝶形半导体激光器,根据LC96蝶形半导体激光器的数据手册可以明确该激光器的特性,压降为2.2V,每摄氏度温度的变化会导致输出峰值波长发生约0.02nm的漂移。针对激光器对工作环境和条件的要求,利用目前已经掌握的相关知识,构建专用的驱动源和温度稳定系统。本文首先介绍半导体激光器的发展过程和发光机理,然后从LC96型激光器的发光机制和工作原理作为基点,具有针对性的研制了驱动源和温度稳定系统。本文主要分为两部分:一:LC96型蝶形半导体激光器的驱动源设计。根据深度负反馈原理结合MOSFET的SCS模型搭建基于STM32的LC96型激光器驱动源。驱动源部分包括电源芯片的选择、深度负反馈的原理以及分析、MOSFET的SCS模型、驱动源原理及分析、激光器的保护模块和上电慢启动模块,以及PID算法。采用ADI公司生产的高分辨率电流检测放大器AD8217实时对输出电流进行检测并通过... 

【文章来源】：山东师范大学山东省

【文章页数】：51 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 半导体激光器的发光机理
    1.3 当前国内外的进展状况
    1.4 研究内容与目的
    1.5 本文的主要工作及章节安排
第二章 驱动源设计与实现
    2.1 半导体激光器的特性
    2.2 LC96型半导体激光器驱动源系统设计
        2.2.1 整体框架
        2.2.2 MOSFET的SCS模型
        2.2.3 负反馈的应用
        2.2.4 驱动源原理及分析
        2.2.5 驱动源软件设计
    2.3 比例-积分-微分控制算法
        2.3.1 控制系统的基本结构
        2.3.2 PID算法的基本思想
        2.3.3 PID算法分析
        2.3.4 PID算法的实现及PID算法参数整定
    2.4 LC96型半导体激光器驱动源保护措施
        2.4.1 上电慢启动保护措施
        2.4.2 软件过流保护措施
    2.5 驱动源基本原件
        2.5.1 运算放大器
        2.5.2 系统供电电源
        2.5.3 基准电压芯片
        2.5.4 数模转化器
        2.5.5 电流检测芯片及模数转换器
        2.5.6 MOSFET及采样电阻的选取
    2.6 本章小结
第三章 温度稳定系统
    3.1 温度稳定系统概括
    3.2 珀尔帖制冷器(TEC)原理及结构
    3.3 温度采集模块
        3.3.1 NTC热敏电阻原理
        3.3.2 温度测量方法
    3.4 PID调整补偿电路及TEC热响应
        3.4.1 TEC热响应
        3.4.2 模拟PID电路
        3.4.3 PID调整补偿电路
    3.5 TEC驱动器
        3.5.1 TEC驱动方式分析
        3.5.2 TEC驱动芯片
    3.6 本章小结
第四章 系统实现与性能测试分析
    4.1 驱动源线性关系测试
    4.2 PID参数整定测试
    4.3 驱动源性能测试
    4.4 温度稳定系统测试
    4.5 本章小结
第五章 结论
    5.1 工作总结
    5.2 下步工作展望
参考文献
致谢



本文编号：3180841