小功率半導(dǎo)體激光器的恒溫控制與驅(qū)動方法的研究.pdf

1、小功率半導(dǎo)體激光器憑借其體積小、使用壽命長、易調(diào)制等優(yōu)異特性，被廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)檢測、分析領(lǐng)域。在一些光學(xué)檢測儀器、精密儀器以及光學(xué)分析儀器中，半導(dǎo)體激光器常作為光源被使用，激光器的輸出光功率穩(wěn)定性直接影響著檢測結(jié)果。如今，國內(nèi)先進的半導(dǎo)體激光器的輸出光功率穩(wěn)定性可達1％-0.1％，但價格達數(shù)千元，在系統(tǒng)設(shè)計中，提高了應(yīng)用成本，限制了使用范圍的推廣;而市售的小型半導(dǎo)體激光器無法達到檢測系統(tǒng)中對功率的穩(wěn)定性要求。因此，為了降低成本，在不

2、替換激光二極管的前提下，通過提高激光器驅(qū)動系統(tǒng)性能來提高光源輸出光功率的穩(wěn)定性具有重要意義。
　　目前，影響激光器輸出功率穩(wěn)定性的因素主要是激光器工作溫度穩(wěn)定性與驅(qū)動電流穩(wěn)定性。根據(jù)影響關(guān)系確定了激光器驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)指標，并依據(jù)指標設(shè)計了激光器驅(qū)動方案。半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動系統(tǒng)主要包括溫度控制與電流驅(qū)動控制。應(yīng)用閉環(huán)負反饋原理設(shè)計了溫度控制系統(tǒng)，使用恒流源對溫度傳感器供電，將激光器工作溫度轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)過前置放大電路與差分比較電

3、路處理，通過比例積分(PI)控制電路驅(qū)動半導(dǎo)體制冷器工作，實現(xiàn)激光器工作溫度的恒定控制。電流驅(qū)動控制同樣基于閉環(huán)負反饋原理，本文設(shè)計了由驅(qū)動電流作為反饋信號的恒定電流控制模式。
　　為了保證激光器的穩(wěn)定工作與使用壽命，設(shè)計了相應(yīng)的輔助保護電路，包括溫度警報電路、電壓限制電路、緩啟動電路、靜電保護電路以及大電流警報電路。
　　最后，根據(jù)方案指標設(shè)計實驗驗證系統(tǒng)具體性能，通過實驗證明，溫度控制系統(tǒng)可長時間保持激光器工作溫度穩(wěn)定，