一种泵浦激光器稳定控制电路设计

摘要

本论文首先介绍了LD泵浦激光器的特点与存在的主要问题,然后结合目前关于泵浦激光器的国内外研究现状,分析了研究了影响泵浦激光器工作稳定性的各种因素;研究表明,激光器输出的光功率稳定性是与温度控制和驱动电流有确定的依赖关系,探索研制稳定的激光器电流驱动和温度控制模块是具有非常重要意义的。目前,在国内外的温度控制器和电流驱动器大多价格昂贵、性价比低。所以本文为了提高性能、降低价格,设计了一种泵浦激光器的电流驱动与温度控制电路系统,优选了高精度控制芯片进行系统设计,并提出了泵浦激光器驱动控制电路的一种稳压与稳流相结合的调控方案;提出了温度控制电路的二级调控方案;最后对相应的数据信号采集、处理和显示程序进行了设计。该系统设计结构简单,涵盖了泵浦激光器的驱动电流、温度控制和信息检测显示各功能模块,实现了对光源的稳定性控制的要求。
　　在本文的泵浦激光器驱动控制电路的设计中,电流驱动电路采用了稳压控制芯片(LM317)与稳流控制芯片(LM258)相结合的方式进行,并通过外加不同元器件构成了对激光器的保护电路,统一组成了激光器的电流驱动控制电路部分。同时在泵浦激光器的温度控制器设计中,提出了激光器的内部与外部的二级的温度控制方式。系统中泵浦激光器内部温度的控制电路优选高精度温度控制芯片 MAX1978ETM+。该芯片利用封装在激光器内部的负温度系数热敏电阻与半导体致冷器(TEC)分别作为系统的温度传感器与温度控制的执行元件。而在激光器内部温度控制的同时,激光器的外部通过单片机调控散热风扇工作执行对激光器外部工作环境的温度的调节。另外,系统最后设计了对泵浦激光器的温度、驱动电流、输出光功率等数据信息的采集与输出显示系统。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 前 言

1.1 泵浦激光器控制电路研究背景与意义

1.2 泵浦源控制电路研究的国内外研究现状

1.3 研究泵浦源稳定性控制电路设计的主要内容

2 泵浦源的相关理论知识

2.1 泵浦源的基本介绍

2.2 泵浦源系统结构

2.3 影响泵浦源稳定工作因素

2.4 泵浦源控制电路设计要求

2.5 泵浦源系统设计框图

2.6 泵浦源激光器的工作参数

2.7 本章小结

3 泵浦激光器的恒流控制电路设计

3.1 恒流控制电路功能设计

3.2 恒流控制电路具体设计与工作参数

3.3 泵浦激光器防护电路的设计

3.4 本章小结

4 泵浦激光器的温度控制电路设计

4.1 激光器内部温度控制电路设计

4.2 外部温度控制电路设计

4.3 本章小结

5 功率检测以及显示输出电路的设计

5.1 单片机STM32F107VC

5.2 显示电路的硬件电路设计

5.3 本章小结

6 系统中程序的设计

6.1 LD的电流值采集程序

6.2 LD工作实时温度值采集程序

6.3 TEC的电流值采集程序

6.4 激光器输出光功率值采集程序

6.5 激光器外部温度值采集与控制

6.6 本章小结

7. 总 结

参考文献

附录

致谢