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《半导体激光器温度控制系统的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第36卷第4期激光与红外Vol.36,No.42006年4月LASER&INFRAREDApril,2006文章编号:100125078(2006)0420261204半导体激光器温度控制系统的设计焦明星,邢俊红,刘芸,范吉中,安龙华(西安理工大学机械与精密仪器工程学院精密仪器系陕西西安710048)摘要:设计了一种基于MCS-51系列微控制器的激光二极管(LD)温度控制系统,该系统分别采用铂电阻及半导体制冷器作为温度传感器和控温执行元件,并应用模糊理论与数字PID参数自适应调整相结合的控制算法对LD温度进行控制。实验结果表明:该系统在10～40℃温度范围内的控温稳定性优于0
2、.2℃,能够有效抑制LD波长的漂移。关键词:半导体激光器;半导体制冷器;数字PID控制;模糊理论中图分类号:TN248.4;TP272文献标识码:ADesignofTemperatureControlSystemforSemiconductorLaserDiodeJIAOMing2xing,XINGJun2hong,LIUYun,FANJi2zhong,ANLong2hua(Dept.ofPrecisionInstruments,SchoolofMechanicalandInstrumentalEngineering,Xi’anUniversityofTechnology,X
3、i’an710048,China)Abstract:BasedontheMCS251micro2controller,alaserdiode(LD)temperaturecontrolsystemhasbeendesignedanddeveloped,whichadoptsplatinumandthermo2electriccoolerastemperaturesensorandexecutedeviceoftemper2aturecontrolrespectively,anditmakesuseofacontrolalgorithmcombiningthefuzzytheo
4、ryandadaptiveadjustmentofdigitalPIDparameterstocontroltheLDtemperature.Theexperimentalresultsindicatethatthestabilizationoftem2peraturecontrolisbetterthan0.2℃withinthetemperaturerangefrom10℃to40℃,andthedriftoftheLDwave2lengthcanbesuppressedeffectively.Keywords:laserdiode;thermo2electriccool
5、er;digitalPIDcontrol;fuzzytheory1引言定的应用领域,必须严格控制LD的温度。中国科半导体激光二极管具有体积小、效率高、波长易学院安徽光学精密机械研究所利用数字式温度传感调制等优点,广泛用于干涉测量、固体激光和光存储器DS18B20构造大功率LD恒温制冷系统,控温精[1]等技术领域,引起人们极大的关注及浓厚的研究兴度达到±0.1℃;中国工程物理研究院流体物理趣。但是,LD的输出波长与其管芯温度有密切关系,当温度升高时,输出光波的波长向长波方向移基金项目:陕西省自然科学研究计划项目(2005F01);西安理工大学中青年教师特色研究计划资助项目(10
6、2-210301)。动;反之,当温度降低时,输出光波的波长向短波方作者简介:焦明星(1962-),男,教授,光学工程博士,主要从事向移动。一般地,LD管芯温度每变化1℃,波长变固体激光、激光测量与光纤传感等技术的研究工作。化约0.3nm。因此,对于要求LD输出波长准确、稳收稿日期:2005208216;修订日期:2006201218262激光与红外第36卷研究所江孝国等人采用PID控制技术,研制的LD3.2温度信号的采集与控制[2]用温度控制系统,在18～25℃温度范围内,控温通过对温控系统的原始信号进行转换、处理,以的稳定度优于±0.1℃;天津大学精密仪器与光电子产生与温度
7、偏差相对应的控制量,从而驱动半导体工程学院周瑜等人采用热敏电阻作为测温元件,以制冷元件工作。半导体制冷器作为控温执行元件,利用高共模抑制系统采用12位双积分A/D转换器ICL7109,对比、高输入阻抗的运算放大器和模拟PID,研制了一1～4V的温度模拟电压信号进行A/D转换,ICL7109[3]种LD用高精度温度控制仪,控制精度可达±的分辨率为1/4096或244ppm,内部有锁存器和寄0.05℃,尽管这些温度控制系统控温精度较高,但控存器,可以和各种微处理器直接连接,转换速度最高温范围较窄,使其应用范
