高精度半导体激光器驱动控制系统设计

发布时间：2024-06-29 12:23

　　在实际的检测过程中,保障半导体激光器输出波长稳定是至关重要的,而影响该结果的主要因素是半导体激光器的驱动电流和其工作温度。因此设计了一款恒流驱动模块与温度控制模块相结合的高精度、小型化半导体激光器驱动控制系统。主要采用LJD-eWin5L单片机为主控芯片、以TCM-X107为温控模块实现蝶形激光底座的加热或制冷驱动,该驱动根据设定温度值与测得温度值的比较来进行PID参数改进,根据测量温度范围对串联电阻进行改进。结果显示,在10℃～40℃范围内温度控制误差小于等于0.003℃;恒流驱动设计驱动电流在0～220 mA范围内误差小于±0.003 mA;满足系统对温度稳定性的要求以及恒流驱动的误差精度,实现了对半导体激光器的高精度驱动控制。

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【部分图文】：

图1半导体激光器PN结结构

半导体激光器的增益介质为半导体材料,PN结是激光器的核心。如图1所示,半导体激光器通过PN结的2个端面而形成了光学谐振腔,谐振是由有源层形成的光子通过不断反射后产生的,最后可以产生激光输出[7]。当半导体激光器输入电流逐渐增加并达到激光器开启电流时,激光器逐渐有激光输出,并且光功....

图2激光器P-I特性曲线

当半导体激光器输入电流逐渐增加并达到激光器开启电流时,激光器逐渐有激光输出,并且光功率随着输出电流的增加而线性增加,如图2所示。当温度范围变化很大时,激光器的输出光功率将会较大偏移,因此激光器控制系统中必须包含温度控制模块和恒流驱动模块[8]。半导体激光器驱动控制系统总体设计方案....

图3总体方案设计结构

半导体激光器驱动控制系统总体设计方案如图3所示。温度控制模块,考虑到DFB蝶形激光器中内嵌的温度传感器和TEC加热制冷元件,温度控制可以通过外加控制电压与温度传感器相结合来实现。因此,需要一个PID温控电路来实现温度的动态稳定,为了缩短研发时间,选择了自带PID的温控模块TCM-....

图4温控系统整体设计结构

温控系统主要由ARM9/wince触摸屏系统板和TCM-X107温控模块、LM14S2激光蝶形底座的温控驱动组成,单片机发出采集指令至TCM-X107数字温控模块,通过外接在LM14S2蝶形激光底座上的玻封10K热敏电阻将温度模拟量转化为数字量返回并显示,根据测得数据与设定温度....

本文编号：3997550