基于dsp的大功率半导体激光器电源的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文基于DSP的大功率半导体激光器电源的研究姓名：张永防申请学位级别：硕士专业：物理电子学指导教师：胡兵20090524摘要随着科学技术的飞速发展，半导体激光器越来越广泛地应用于工业生产、高新技术产业及科学研究的各个领域。半导体激光器具有转换效率高、体积小、重量轻、易于集成、能直接调制等优良特性。但由于半导体激光器对电冲击的承受能力很差，微小的电流变化都会使输出波长和输出功率变化，同时半导体激光器对温度的变化也很敏感，所以半导体激光器的驱动与控制非常重要。提高激光器驱动与控制的性能是提高半导体激光器性能的重要途径之一。传统的激光器驱动器控制精度低

2、，操作过程复杂。本论文设计了一种基于DSP的新型半导体激光器电源控制器克服了以上缺点。本论文以TI公司的TMS320LF2407ADSP为控制核心，将数字控制所需的微处理器功能集成到一块芯片中，与目前的电源控制系统相比，硬件数量大大减少，提高了集成度。本论文首先介绍了半导体激光器的发展与应用，接着分析了国内外半导体激光器电源系统的发展现状，指出了用DSP来控制大功率激光器电源的优势。在此基础上，结合各种设计方案，确定了一种高效稳定的半导体激光器电源设计方案。然后详细阐述了该驱动电源系统的软硬件设计方案，包括主控DSP芯片介绍，DSP核心电路设计，数据采集电路设计，数

3、据输出电路设计，LD温度控制电路，电磁兼容设计和软件设计等。最后经过试验证明，该电源驱动器达到设计目标的基本要求。本论文内容涉及电学、光学及半导体致冷技术等多方面知识。本论文研究结果对半导体激光器的广泛应用具有积极意义。实际测试表明所设计的LD控制器可以保证激光器安全可靠的工作，具有输出稳定性高、响应速度快和控制精度高的优点。关键词：大功率半导体激光器数字信号处理器热电制冷器温度控制IAbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,LaserDiodehadbeenwidelyappliedinlotsof

4、fieldssuchasindustry,hightechandscienceresearch.LaserDiodehastheexcellentcharacteristicsofhighefficiency,compactsize,smallweight,highreliability,directmodulationandsoon.However,becauseLaserDiodecanhardlybeartheelectronicsurge,andatthesametime,LaserDiodeisverysensitivetotemperatureshift

5、,thedriveandcontroltotheLaserDiodeisveryimportant.ToimprovetheperformanceofLaserDiodecontrollerisoneofthesignificantwaystoimprovetheperformanceofLaserDiode.TheprecisionoftraditionalLaserDiodecontrollerisverylow,andtheoperationalprocessiscomplicated.TheLaserDiodecontrollerdesignedinthis

6、thesisovercomesthesedisadvantagesabove.ThethesisgivesoutthegropingresearchaboutthemicroprocessorTMS320LF2407AwhichTIcompanyrecentlypromotedasthecontrollingcore.Wecanintegratethemicroprocessorfunctionfordigitalcontrolintoapieceofchip.Comparedwithcurrentpowersupplycontrolsystem,thehardwa

7、requantityisconsumedlyreduced,andtheintegrationdegreeisincreasedinthissystem.First,thethesisintroducesthedevelopmentandapplicationoftheLaserDiode,thenthestatusquooftheLaserDiodepowersystemathomeandabroadisanalysed.ThethesispointsouttheadvantagesofselectingDSPtocontrolthehigh-powerLas