刘广文[1]2002年在《脉冲半导体激光器供电电源的研制》文中研究表明半导体激光泵浦的固体激光器由于兼有了激光二极管和固体激光器的双重优点，近年来得到迅速发展，并在军事、通讯、加工和科研等领域中得到广泛的应用。本文针对半导体固体激光器泵浦固体YAG激光器系统对激光电源的要求，并且综合运用了当前在智能仪表、机电一体化产品、自动控制系统中应用广泛的单片机数字化自动控制技术、LCD显示技术、PC开关技术及稳压、恒流技术，研制了脉冲半导体激光电源。 本文深入分析了半导体激光电源的工作原理，根据准连续工作方式下的特殊要求，论证了电源的主要环节的可行性方案，设计了相应的硬件电路与软件程序，(实现了定时的精密自动化控制、数字式显示机半导体激光电源的无脉冲电压、无浪涌电流的稳压恒流供电。)其中，主从CPU结构的控制单元具有很高的控制精度；采用了功率场效应管作为功率器件。电源整机在实际工作和运行中稳定可靠，达到了较高的技术指标要求。 电源达到的技术指标：输出脉冲电流幅度为27A～80A可调，电流稳定度±0.8％，纹波±0.1A；频率1～1000Hz可调，周期间重复误差±0.01％；脉冲宽度200uS；误差±0.2uS；脉冲上升、脉冲下降转换时间小于6uS。
王治洋[2]2011年在《高功率脉冲半导体激光器电源的研究》文中认为本文主要是关于高功率脉冲半导体激光器电源的研究。随着半导体激光器的输出功率不断提高,输出特性不断改善,它已经渗透到国防、科研、工业加工、医疗等各个领域,并且起着其他激光器不可替代的作用,它已经成为各国研究的热点。本文主要内容包括：论述了半导体激光器发展现状；根据半导体激光器的工作原理,提出了准连续工作激光电源的技术要求；论证了激光电源的可行性方案；采用IGBT作为功率器件的主回路,极大提高了激光电源的综合性能；采用撬杠保护电路,有效保护了二极管阵列,防止其受到破坏性的影响。采用了PID控制技术,提高了系统的稳定性。指出了电源研制中抗干扰、散热等问题,最后给出了实验结果。
巫中伟[3]2007年在《窄脉冲半导体激光器驱动设计及频率控制技术》文中提出随着半导体激光器的迅速发展，半导体激光器的驱动研究也有了很大的进步，取得了很大的成果，但是国内在这方面的研究投入和国外发达国家之间还是有着一定的差距的。本文主要是对窄脉冲半导体激光器驱动以及激光器温度控制的研究。通过对半导体激光器特性的分析，建立了激光器驱动的数学模型，在比较分析了几种激光器驱动电路的设计方法后，设计并完成了一套半导体激光器的驱动电路。该电路通过对CPLD产生的脉冲信号的整形放大来驱动MOSFET管，经过LD放电回路激发高性能半导体激光器。具体所做的工作如下：(1)分析窄脉冲激光器的电流光功率特性，深入研究了脉冲激光器驱动电路设计的难点，并比较了目前常用的几种驱动电路设计的优缺点。(2)分别从脉冲的发生、脉冲的整形功率放大以及LD放电回路这叁个部分对电路进行设计，通过对CPLD的编程来实现脉冲的发生，同时也实现了对输入频率的可调，基于半导体激光器的窄脉宽和大电流的特点采用MOSFET管作为LD放电回路的开关，经过整形放大的脉冲信号来驱动MOSFET管，从而实现对激光器的激发。(3)对电路系统进行调试。设计相关的电源转换电路，分析实验中实际测得的波形，计算出半导体激光器实际的工作电流和脉冲宽度。分析电路中的电容、电感等等对电路的影响，并通过PCB版图的设计减小这些影响。(4)分析温度对半导体激光器输出波长和输出功率的影响，设计出双向温度控制电路，实现对激光器工作温度的精确控制。最终成功设计了满足要求的驱动电路，脉冲宽度最小可达10ns，电流可以达到40A，双向温度控制电路也实现对激光器工作温度的精确控制。
康健斌[4]2011年在《脉冲式半导体激光器驱动源的设计》文中认为随着半导体激光器的飞速发展,其应用范围已经覆盖了光电子学的许多领域,成为了当今光电子领域的核心器件,对其相应的驱动技术的研究也越来越重要。本文针对半导体激光器的脉冲式驱动源进行了研究。通过对半导体激光器基本工作原理的阐述以及其输出特性的分析,提出了对半导体激光器驱动源的要求,在比较分析了几种典型的激光器驱动电路后,设计了一套满足设计要求的脉冲式半导体激光器驱动电路。本驱动电路主要由脉冲产生电路、初级脉冲整形电路、次级脉冲整形及功率放大电路、LD放电回路以及直流供电电源五部分组成。首先由555定时器构成的多谐振荡器产生一定频率的脉冲信号,接着通过由芯片74LS123组成初级脉冲整形电路得到一定脉宽的脉冲信号,然后经过由芯片IXDD415构成次级整形及功率放大电路,输出的脉冲信号作为MOSFET管DE150-201N09A的开关信号,经过LD放电回路激发高性能半导体激光器。最后,本文分析了温度对半导体激光器输出波长和输出光功率的影响,设计了恒温控制系统,并对具体电路原理进行了分析。经过实验仿真,本设计完全能够满足设计要求,最高工作频率可达50kHz,最小脉宽可达10ns,最大输出电流可达20A以上。
牛淑芳[5]2013年在《大功率半导体激光器电源的设计》文中研究指明随着科学技术的高速发展，半导体激光器因其结构简单、体积小、加工工艺成熟、使用方便等优点，已经被广泛应用于医疗、工业加工、国防、通信等诸多领域。驱动电源是激光器的一个重要组成部分，对激光器的性能有着举足轻重的作用，如果驱动电源设计的不合理，在驱动电流发生瞬间变化时可能导致激光器被击穿。因此，设计一台稳定性强、效率高的驱动电源对提高整个激光器的稳定性、安全性至关重要。本文基于逆变技术实现了大功率半导体机器驱动电源的设计。该驱动电源主要包含输入整流滤波、功率转换单元，输出整流滤波单元，以及脉冲控制单元。本文重点采用了SCR（可控硅）单端谐振逆变技术，利用TL494及外围辅助器件来实现一个单脉冲触发信号，进而控制可控硅MGB50-12导通，使电路在采用一个开关器件的条件下，实现较大功率的输出。该电路具有结构简单、成本低廉、便于维修、体积小，性能稳定等优点。本文所设计电路的参数在MATLAB Simulink中进行了改进和优化，最终通过实验实测实现了驱动电源60V20A的输出，功率达1200W。该电路的工作频率大于10KHz，整机效率可达到83%以上。电源在进行长时间测试后，器件工作状态稳定，且具有较强的带负载能力，该设计对于国内大功率电源的研究起到了借鉴的作用。在本文最后对半桥逆变进行了设计，完善了整体电源的设计，可为今后更大功率输出电源的设计打下基础、提供技术支持。
刘斌[6]2013年在《宽调制比半导体激光器驱动技术研究》文中提出对于大功率半导体激光器驱动系统而言，输出电流的各项参数是决定其驱动能力的重要影响因素。随着半导体激光器的不断发展，对其驱动系统的要求也越来越高。传统的大功率半导体激光器驱动存在输出电流的脉宽可调性小，电流会发生过冲等问题。本文基于差动放大电路原理对大功率半导体激光器的驱动技术进行了研究和实验，同时对半导体激光器的温度控制系统进行了设计和优化。本文完成的主要工作和本文的创新点如下：1.提出了宽调制比半导体激光器驱动系统的设计方案，包括驱动电源和温度控制两部分。采用差动放大电路技术的半导体激光器驱动比其他驱动模式有着更高的电流可调性，满足半导体激光器的驱动需求和各项技术指标。2.通过研究驱动电路的静态工作点与小信号模型，利用半电路技术和开路时间常数法，对整体电路的传递函数、电路阶跃响应特性和高频带宽做了具体分析，减小了主要影响因素的影响程度，优化了阶跃响应特性和频率响应特性，增加了输出电流的脉宽和重频的可调范围，并实现了无电流过冲现象，具有很高的可靠性和安全性。3.通过温度采样电路的研究提高了温度采样精度，优化了基于PID自动控制原理的温度控制程序，提高了半导体激光器温度控制系统的恒温精度。4.搭建了测量驱动电源输出特性和温度控制系统控温稳定性的实验平台，验证了方案的可行性和输出的准确性。对实验数据进行了分析和计算，分析了输出电流的精度和可调节性，计算了温控系统的控温稳定度。
方宇杰[7]2012年在《高效小型半导体激光器驱动电源研制》文中研究表明半导体激光器以其体积小,效率高,结构简单的特点近年来在市场上崭露头角。由于半导体激光器的应用场合越来越多,因此对激光器供电提出了各种要求。课题针对便携性,稳定性研制了一款半导体激光器驱动电源,适用于车载、单兵携带、野外作业等电池供电场合。课题从基础原理到工程测试提出了整套研究过程,研制出一款高效率,体积小的半导体激光器电源。研究高效率小体积,散热性良好的激光器电源对于我国军事、医疗、科研等领域具有重要意义。首先从半导体激光器原理出发,研究出半导体激光器的替代模型,该模型便于驱动电源的后期测试且,具有普遍意义和实际工程价值。随后基于开关电源原理提出并分析了叁种驱动解决方案,采用电压电流双闭环控制思路,双控制器并联的结构,解决了大功率、大电流条件下的输出稳定性问题。根据激光器的应用方法测试了驱动电源的指标参数。课题通过不断实践以理论为指导从工程角度优化了电路板布线方案,提出了了缩小体积、提高效率的方法。课题理论实践相结构,利用ANSYS软件设计了散热器方案。最终研制了一款小型的大功率半导体激光器电流源,具有18V-36V的宽范围输入,输出为10A,电压自适应于负载,最高为12V。拥有120W的功率情况下电流纹波小于4%。当工作电压降低为18V时,实测工作效率大于85%。真正做到了大功率场合下的小型化、高效化指标。并且在环境最恶劣时具有良好的散热性能。通过理论热设计,在小体积大功率的情况下稳态温升为30摄氏度。
朱娜[8]2005年在《大电流窄脉冲半导体激光器驱动系统的研究》文中研究表明自1962年世界上第一台半导体激光器发明问世以来,半导体激光器发生了巨大的变化。激光器极大地推动了其他科学技术的发展,被认为是二十世纪人类最伟大的发明之一。注入式半导体激光器利用同质结或异质结将大量的过剩载流子(电子一空穴对)注入激活区以形成粒子数反转。这类激光器由于容易实现受激辐射,结构紧凑,使用方便,加工工艺简单成熟,且驱动电源简单,可以改变注入电流直接调制输出,因此它是目前使用最为广泛的一种半导体激光器。近年来,半导体器件的应用已从传统小电流范围进入大电流领域。在激光雷达、激光测距、3D图像处理系统中,都需要一个性能稳定的高功率超短脉冲的小型化光源,以满足系统精度和实用性的需要。但是目前国内这方面的研究相对发达国家有着一定的差距。国外已有较成熟的产品,但价格昂贵,严重限制了半导体激光器的应用范围。而国内对于半导体激光器的脉冲驱动系统的研究依然集中在小电流(几十毫安)的光纤通信系统中,有关大电流窄脉冲的报道却很少。 本论文通过深入分析电注入式半导体激光器的工作原理,并根据其在脉冲工作方式下对电源的基本要求,结合系统指标,基于雪崩原理,选用ZTX415雪崩晶体管作为开关管和功率管,获得了脉冲宽度约7纳秒,峰峰值为10安培的窄脉冲以驱动半导体激光器。为了使系统长时间正常运转,还设计了过频和温控等保护电路。 半导体激光器的驱动电源指标为:工作重复频率:500Hz～50KHz,可调;电流脉冲宽度:5±5纳秒;电流脉冲峰值:10安培;脉冲上升/下降时间小于5纳秒。
王嘉明[9]2006年在《基于液晶调制器的偏振激光针灸治疗仪的研制》文中认为激光针灸疗法是用小功率输出激光束来代替传统的金属针灸针,对穴位进行照射以产生的生物刺激作用来达到治疗目的的一种治疗方法,不仅具有超过传统针灸的独特理疗作用,而且拥有无创治疗、无交叉感染、患者易于接受等优点。激光的高相干性及光束的偏振特性是激光针灸对人体产生独特理疗作用的关键所在。本论文研制了一种基于液晶调制器的偏振激光针灸治疗仪系统。论文首先根据激光治疗仪的医学研究和临床使用要求,提出了治疗仪实现的两大功能:输出激光偏振态切换功能和实时光强调制功能;然后围绕功能实现,解说了治疗仪的整体构架。治疗仪的激光偏振态切换功能是基于液晶材料的电控双折射特性实现的。输出激光的偏振态,能一一对应于液晶调制器产生的调制相位差,受到治疗仪控制器电路输出的1K方波的峰峰值电压控制。激光治疗仪的控制电路是以FPGA芯片为核心的电路系统,能够用VHDL等硬件描述语言进行编程。电控切换激光针的偏振态是本激光治疗仪的一个创新,目前的激光针灸通常使用固定偏振态的激光针。本论文设计的激光治疗仪具有输出激光光强调制功能,是为了利用激光光强的变化来模拟传统针灸手法,目前的同类治疗仪均不能模拟针灸手法。此功能的实现方法是用PWM方式间接调制激光光强。论文阐述了治疗仪的结构后,对仪器的功能进行了测试。偏振切换功能实现良好,在精度范围内治疗仪可以射出任意偏振态激光针。治疗仪发出的线偏振光、左右圆偏振光和±~π╱4椭圆偏振光均接近理想情况。另一方面,治疗仪输出的光强调制波形和预先用VHDL语言设制的波形吻合,证明光强调制功能也顺利实现。最后,对偏振激光治疗仪进行了实用化方面的改进,从一路激光针输出增加至四路光针,整合改进了控制器电路。
安龙华[10]2007年在《LD抽运固体激光器控制系统的研究与开发》文中研究说明激光二极管(LD)抽运的固体激光器(DPL)具有体积小、效率高、光束质量好、寿命长等优点,得到广泛应用。DPL控制系统是保证DPL正常工作的必备系统,其性能对DPL的转换效率和光束质量等特性影响很大,是DPL实用化、集成化的关键技术之一,成为当前的研究热点。本论文在对LD驱动电源特点和DPL热特性分析的基础上,设计了一种新型DPL控制系统(包括LD驱动电源和温度控制器两部分)。该系统采用高性能微处理器ADuC848作为控制核心,以负温度系数热敏电阻为测温元件,半导体致冷器(TEC)为加热/致冷元件,数字PID为控制算法构成闭环控制系统;采用数模转换器输出电压控制的电流源与保护电路构成LD的恒流驱动电源。论文主要内容包括以下六个方面:第一,介绍了DPL的结构、优点及发展前景,分析了DPL控制系统对DPL转换效率和光束质量等特性的影响。概述了DPL控制系统的研究现状。第二,设计了LD恒流驱动电源。实验结果表明:该电源可输出0～5A可调的电流,电流稳定度优于0.1%。第叁,在分析LD和DPL热特性的基础上,提出了DPL温度控制系统的设计方案,完成了系统硬件设计,给出了温度测量电路、TEC驱动电路、串口通信电路的设计方法和相应的电路图。第四,研究了数字PID控制算法的原理及设计方法,建立了控制对象的数学模型。第五,设计了系统软件,给出了主要程序模块的流程图。第六,对温度控制效果进行了实验研究及分析。结果表明:该温度控制系统在10℃～40℃范围内,控温稳定性优于0.1℃。本论文研究并开发的DPL控制系统满足了设计要求,并且具有电路简单、工作可靠的特点,对DPL的研究与应用有较高的参考价值。
参考文献：
[1]. 脉冲半导体激光器供电电源的研制[D]. 刘广文. 长春理工大学. 2002
[2]. 高功率脉冲半导体激光器电源的研究[D]. 王治洋. 长春理工大学. 2011
[3]. 窄脉冲半导体激光器驱动设计及频率控制技术[D]. 巫中伟. 南京理工大学. 2007
[4]. 脉冲式半导体激光器驱动源的设计[D]. 康健斌. 西安电子科技大学. 2011
[5]. 大功率半导体激光器电源的设计[D]. 牛淑芳. 沈阳师范大学. 2013
[6]. 宽调制比半导体激光器驱动技术研究[D]. 刘斌. 天津大学. 2013
[7]. 高效小型半导体激光器驱动电源研制[D]. 方宇杰. 西安工业大学. 2012
[8]. 大电流窄脉冲半导体激光器驱动系统的研究[D]. 朱娜. 天津工业大学. 2005
[9]. 基于液晶调制器的偏振激光针灸治疗仪的研制[D]. 王嘉明. 浙江大学. 2006
[10]. LD抽运固体激光器控制系统的研究与开发[D]. 安龙华. 西安理工大学. 2007
标签：物理学论文; 无线电电子学论文; 半导体激光器论文; 激光器论文; 驱动电路论文; 电源论文; 功率控制论文; 功能分析论文; dpl论文; 半导体产业论文;