二极管激光器温度控制系统研究

摘要

该文重点讨论二极管激光器温度控制技术的原理与实现方案.首先,系统采用新型的半导体制冷器取代传统的水冷,以实现对二极管激光器温度更精确的控制.其次,对二极管激光器的散热系统进行了热效应的理论分析与数值模拟.通过对实际模型的简化,建立了一个与实际系统相吻合的数学模型,利用大型有限元软件ANSYS对这一模型进行求解.最后,利用对散热系统的热分析结果,并仍然采用PWM波控制制冷量的方式,利用数字电路实现了对二极管激光器有源区温度进行精确控制的温度控制系统,温度控制精度为设定温度<'±0.1>℃.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1概述

1.2大功率量子阱二极管激光器温度控制系统概述

2模拟温度控制系统

2.1概述

2.2模拟控制系统

2.2.1信号采集

2.2.2前置放大与变换

2.2.3比例积分调节环节

2.2.4窗式比较器及防积分饱和电路的设计

2.2.5 TEC的驱动原理

2.2.6 TEC的制冷机理

2.2.7温度显示变换系统

2.3分析与总结

3二极管激光器的热分析

3.1用传热学理论分析二极管激光器散热过程

3.1.1热传导对温度分布的影响

3.1.2对流换热对温度分布的影响

3.2二极管激光器的温度场分布的数值模拟分析

3.2.1有限元法的理论基础

3.2.2二极管激光器散热系统的稳态热分析的基本过程

3.3小结

4数字温度控制系统

4.1概述

4.2数字控制系统设计

4.2.1温度传感器、前置放大器、串行A/D读入模块

4.2.2显示模块

4.2.3定时器中断及任务调度模块

4.2.4键盘输入模块

4.2.5比例积分控制模块

4.2.6温度梯度的处理及变送模块

4.2.7 PWM波输出及TEC的驱动模块

4.2.8实验结果与分析

5全文总结

致谢

参考文献

附录1硕士期间发表论文

附录2模拟控制系统电路原理图

附录3数字控制系统电路原理图

附录4数字控制系统部分程序

附录5温度控制实验结果

附录6二极管激光器温度有限元分析计算结果实例