SERF原子磁强计用半导体激光器驱动系统

发布时间：2024-07-06 11:16

　　在无自旋交换弛豫(Spin-Exchange Relaxation-Free,SERF)原子磁强计中,半导体激光器被用于极化碱金属原子和检测原子极化率,激光器出射光稳定与否直接关系到SERF原子磁强计的灵敏度,为了保证半导体激光器稳定工作,需要高性能的电流和温度控制单元。通过对激光器控制原理进行研究,以温度控制模块MTD415T和电流控制模块MLD203CHB为核心,通过"集成芯片+外部保护/降噪电路+上位机"的方式构建了一套半导体激光器驱动系统,实现了半导体激光器高稳定性的温度和电流控制,温度稳定性优于±5. 0 m K,电流稳定性优于±2. 1μA,同时相比较商用的控制器,体积大幅度缩小,促进了SERF原子磁强计的小型集成化。

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【部分图文】：

图1典型半导体激光器P-I曲线图

当注入电流小于阈值电流Ith时，出射光功率随电流缓慢增长，这部分光功率主要由自发辐射引起。由于原子自发辐射都是独立进行的，因而所发出光子的频率、初相位、偏振态、传播方向等都不同，而且不同光波列之间是不相干的，因此不满足激光的特征。当注入电流大于阈值电流Ith时，产生受激辐射，半导....

图2半导体激光器驱动系统结构框图

对于电流控制，由流控上位机向电压输出板卡发送指令，从而产生控制电压信号，电压信号通过压控电流调节接口传输至MLD203CHB，使其输出设定电流，电流经过保护电路之后输出至半导体激光器。接下来对各个模块做详细介绍。3.1温度控制模块

图3MTD415T温控模块结构框图

MTD415T是Thorlabs公司生产的一款高集成度的温度控制器，以10kΩ热敏电阻为温度敏感元件，以人工设定的PID作为计算参数，以TEC为温度执行元件，能实现5℃～45℃区间内的高稳定性温度控制。MTD415T结构框图如图3所示，需要供电4.5V～5.5V，通过内部电....

图4MLD203CH电流控制模块结构框图

MLD203CHB是Thorlabs公司生产的低功耗、高集成度和高精度的半导体激光器电流驱动模块。能够产生最高200mA的输出电流。MLD203CHB的内部结构框图及接口如图4所示，VIN1和VIN2为供电端口，通常供电为4.5V～5.5V。内部通过模拟电路在VERFOU....

本文编号：4002473