可调谐窄线宽半导体激光器驱动设计

发布时间：2017-12-18 08:04

  本文关键词：可调谐窄线宽半导体激光器驱动设计

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【摘要】：可调谐窄线宽半导体激光器以其线宽窄、波长调谐速度快、输出功率高、稳定性好和尺寸小等特点,广泛应用于光通信以及传感等领域,同时也是应用于谐振式光纤陀螺十分有潜力的光源。光源的输出性能决定了谐振式光纤陀螺等器件的精度,而光源驱动电源的性能对光源的输出性能影响很大,因此研究并设计输出性能好的可调谐窄线宽半导体激光器驱动电源具有重要意义。针对调谐速度快、输出稳定的可调谐窄线宽半导体激光器驱动设计问题,论文的主要研究内容与成果如下:(1)通过研究可调谐窄线宽半导体激光器的原理与特性,并对所选用的RIO PLANEX?系列的激光器进行性能测试与分析,得到了RIO激光器的温度调谐范围为22.5-26.5℃,电流调谐范围为80-150mA。此时,其功率与电流、与温度的关系分别为(35)P(28)0.229I、(35)P(28)1.145T,波长与电流、与温度的关系分别为(35)?(28)0.00025I、(35)?(28)0.01723T。显然,1℃所引起的波长变化大于1mA所引起的,因此本论文采用温度调谐对波长进行粗调,以电流调谐进行细调。(2)温度控制电路设计与温度调谐的实现。基于MAX1978温控芯片,设计了温度控制电路,通过研究PID的参数控制将温度调谐的速度从7s提高到了3s,其温度稳定性优于0.005℃。(3)恒流控制电路设计与电流调谐的实现。基于电流与功率、与波长的关系,设计了恒流控制电路与电流调谐电路。通过电源噪声抑制等手段,实现了0.075%的电流稳定度,0.055mA的电流调谐步进。(4)基于FPGA的控制电路设计。为实现FPGA对激光器温度、电流的控制,设计了A/D和D/A转换电路,A/D的最小采样电压为0.122mV,D/A的最小输出电压为0.61mV。同时,为了实现人机交流,设计了基于Matlab GUI的通信传输模块。(5)系统整体性能测试。对系统构建好后激光器的温度稳定性、电流稳定性、功率稳定性、波长稳定性以及波长的调谐速度进行了测量。实现了优于0.003℃的温度波动以及0.012%的温度稳定度,0.019mA的电流波动与0.019%的电流稳定度,0.069mW的功率波动与0.85%的功率稳定度,0.67pm的波长波动与0.43ppm的波长稳定度。同时实现了优于1.8s的温度波长调谐速度,206?s的电流波长调谐速度。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN248.4

【参考文献】

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本文编号：1303402