高精度的半导体光源驱动源

针对当前半导体光源的不稳定性，文章对现有的稳压电源进行改进，推出了一种用于光电实验中驱动半导体光源的高精度驱动电源，驱动电流调节范围为0—100mA，LED数码显示当前电流，电流波动达到极限（最后一位数字跳动1）。采用这种恒流源驱动，直接从驱动源上读取电流值，实验不仅方便直观，并且实验数据的一致性也可以得到保障，从根本上提高了半导体光源的精度和稳定性。     

高精度和高稳定性半导体激光器恒流驱动电源

基于输入电流的微小变化可以引起半导体激光器输出波长和功率显著改变的特征,研制了一种高精度、高稳定性半导体激光器恒流驱动电源。该电源利用运算放大器和场效应管组成恒流源电路,消除了供电电源对输出电流特性的影响,使输出电流仅受调谐电压的变化而改变,提高了输出电流的稳定度;采用高精度基准电压源使调谐电压具有极高的输出精度和稳定度,增强了输出电流的精度;电源慢启动电路避免了浪涌及高压静电等对激光器的损坏,限流保护电路使流过激光器的正向电流不超过允许最大电流值,启停控制电路可根据实验需求随时关闭激光器而不影响电路的其他功能,实现了对激光器的可靠保护。测试结果表明,该电源在输出电流0～200 mA范围内连续可调,输出电流精度为0.01 mA,长期稳定度约为0.004%,具有恒流特性好、纹波小、保护电路可靠、抗干扰能力强、成本低、易实现等特点。     

基于ADuC812的大功率半导体激光器恒流源设计

恒流源是半导体激光器正常稳定工作的重要保证。根据大功率半导体激光器驱动电源的技术指标要求,设计了基于ADuC812的数控恒流源方案。该恒流源采用大功率MOSFET作为调整管,以霍尔电流传感器作为电流采样反馈,实现了对输出电流的0-50A的线性控制,稳流精度为0．1A。并设计了过流保护电路以及软件上的中值滤波算法,提高了半导体激光器的抗冲击能力和工作稳定性。通过与大功率半导体激光器的联调测试,证明了恒流源的稳定性．达到了设计要求的性能指标。     

基于模糊控制的高精度数控恒流源设计

针对传统数控恒流源恒流校正方法复杂、调整时间较长等缺点,在线性负反馈恒流源基础上,设计了一种新的数控高精度恒流源。该恒流源使用新型微处理器对电流源负载电流进行采样,使用模糊逻辑控制在数字域对采样数据进行处理,将处理结果转换为模拟信号,反馈到恒流源调整器,实现快速数字闭环反馈控制。测试结果表明,在输出电流10mA～2010mA范围内,电流纹波≤0.06mA,输出电流与设定电流相对误差≤1%,电流调节最小步进值为1mA。     

光源强度变化对图像检测精度的影响及其解决方法

在图像测量系统中,光源强度的稳定性容易受其驱动电源扰动以及工作环境因素等的影响。针对光源强度的稳定性对图像尺寸检测精度的影响进行了理论分析,提出根据光源强度在一定范围内的变化动态调整像素当量值的方法,减小光源强度变化对测量精度的影响。经实验验证,能够有效提高图像尺寸测量系统的精度,其标准偏差达到δ=0.001 2 mm。     

基于STM32的DFB气体激光器驱动电路设计与实验

可调谐半导体激光吸收光谱技术气体痕量检测系统中,激光器驱动电路存在模块体积大、电流纹波大、温度漂移严重、响应速度慢等问题,容易导致激光器波长偏离谱线吸收峰,影响系统测量精度。为解决上述问题,首先设计集高精度恒流源、实时监测电路、电阻-电压变换电路、温度采集电路、MAX1978制冷器控制芯片、数字PID整定算法等于一体的激光驱动器;然后,实验测试激光驱动器对DFB激光器(1 627 nm)电流调谐与温度控制的性能,分析确定DFB激光器波长的电流调谐系数、温度调谐系数以及内部温度误差来源;最后,通过改进B值计算及校正方法,对激光驱动器温度控制误差进行补偿,实现DFB激光器输出波长的精准锁定。实验表明:改善后的激光驱动器较传统激光驱动器的驱动电流绝对误差降低54.5%(±0.005 mA);控制温度绝对误差降低71.4%(±0.01℃);响应时间提高2.98倍(0.067 s/℃);C_2H_4气体检测系统精度提高17%。研究结果为TDLAS气体检测方法的应用提供了可靠的技术支撑。     

压控精密恒流源驱动的高精度热敏电阻测温系统

针对野外水工环地质调查低功耗、快速、高精度测温的要求,研制了一种采用压控恒流源驱动的精密热敏电阻测温系统。系统以MSP430F5438处理器为主控芯片,通过单片机片上12位高精度模数转换模块,对经由低功耗单电源压控精密恒流源驱动的热敏电阻进行采集转换,并辅以最小二乘法对热敏电阻进行非线性校正,实现温度的高精度测量。试验结果表明:在-10~50℃,系统测量精度达到±0.02℃,并且具备低功耗、集成度高和可靠性强等优点。     

双棱镜干涉实验中虚光源位置的精确解

针对实验教材和文献中两虚光源位置被近似为与狭缝光源共面,会对实验结果精度和稳定性产生较大影响的问题,通过两虚光源位置形成的光路图,给出了虚光源与双棱镜间距的精确解析式,并利用实验数据讨论了狭缝光源到光屏在较大范围内(800~1900 mm)变化时光源波长的精度和稳定性。此外,给出了以往常用的近似公式的修正形式。     

半导体激光器的驱动电源的设计

介绍了一种基于单片机控制的可预置工作电流值的半导体激光器驱动系统.该系统以89S51单片机为核心部件,通过闭环反馈控制系统对工作电流进行比较、调整,提高了系统精度.实际应用表明,驱动电源具有智能化程度高、抗干扰能力强、稳定度高、对激光器无损害等优点.     

一种新型连续可调脉冲电流源的设计

针对新型半导体激光器的应用需求,提出一种新型的数控可调的脉冲电流源,其核心部分是精密恒流源电路和脉冲电流镜电路。精密恒流源电路采用基于运算放大器的深度负反馈技术,提供一个精度高、稳定性好、幅值连续可调的恒定电流输出;脉冲电流镜电路采用高速场效应管实现对恒流源电流的复制和倍乘,降低脉冲电流源输出负载对前级深度负反馈部分的影响,提高电路的稳定性,并利用模拟多路复用器对电流镜栅极的控制,将脉冲信号传递到脉冲电流中,从而输出脉冲电流。仿真实验表明,提出的脉冲电流源运行稳定可靠,输出的脉冲电流的幅值、重复频率和脉冲宽度均可数控调节,电流幅值稳定,脉冲前沿陡峭,可满足不同的激光器驱动和测试需求。     

超高速锁模半导体激光器光谱蓝移现象研究

本文对一种新型输出波长1.55μm、超高速10 GHz、多量子阱、锁模半导体激光器的自发辐射光谱的蓝移现象进行实验研究,得到随着对锁模半导体激光器增益区施加增益电流的增加(5 mA→70 mA),多量子阱半导体激光器自发辐射光谱存在明显的蓝移现象(1.550μm→1.500μm),以及输出中心波长向短波长方向移动50 nm的实验结果,这对深刻理解和实现光时分复用技术中高质量超短相干脉冲光源具有重要意义.     

智能型覆铜板测厚系统

介绍了一种以半导体激光器为光源,以新型ＣＭＯＳ面阵图象转换器件为传感器的智能型覆铜板测厚系统。该系统具有较高的测量精度和稳定性。     

500mW半导体激光治疗仪的设计

介绍500mW半导体激光器性能和作为照射光源在治疗仪中的应用，以及激光器恒流源和控制保护电路设计，另外简要介绍了半导体激光器的制冷电路。     

基于FPGA的辐射定标电源系统

提出了输出电流精密可调的辐射定标电源的实现方法.以FPGA为系统控制核心,完成键盘输入和输出电流、电压显示,利用D/A芯片来控制输出电流的大小,并采用了数字、模拟反馈电路与最小二乘法相结合的方法来实现输出电流的精密控制.该恒流源的输出电流范围为4～2000mA,步进为0.5mA,能实时显示输出电流和电压值,输出电流与给定电流值的偏差范围为0.1%～0.25%,纹波电流小于0.2mA,输出电压范围在0～12V之间.     

甲烷气体检测中半导体激光器的温度控制

采用可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）的气体浓度检测系统,其半导体激光器（LD）的输出波长在注入电流恒定的情况下受温度影响很大。高精度的LD温度控制能够保证光源输出光谱的中心波长位于待测气体吸收峰。针对LD温度控制技术的特点,采用两级温度控制的思想,一级保证LD外部工作环境温度稳定在一个小的区间内,另一级是以LD组件热电制冷器（TEC）和热敏电阻（RT）结合模拟的比例—积分（PI）环节来实现温度稳定。实验结果表明,设计的温度控制系统具有良好的稳定性,检测精度可达0.01℃,满足实验的要求。     

GaAs材料测温系统的研制

利用半导体GaAs材料透过率特性的光纤测温系统具有抗电磁干扰、抗腐蚀、绝缘性好等特点，但精度不够高。针对这种情况，本文提出了一种新的半导体GaAs材料测温系统，由于引入了参考光源，使系统的精度和稳定性有了很大提高。     

多芯片LED与恒流源一体化混合集成设计

将多芯片LED与恒流源电路进行一体化混合集成电路工艺设计,保证了3～10W的多芯片集成LED在低于100mA的驱动电流下正常工作.恒流源采用跟随浮压技术进行设计,使集成LED的工作电压在2～200V,恒定工作电流在10～100mA选择.其恒流温度漂移小于5μA/℃,发光效率大于17Lm/W,同时简化了工频驱动电源电路的设计,减少远距离供电线路损耗.     

高充电效率的恒流太阳能路灯控制器

针对传统太阳能路灯控制器主要存在充电效率低、恒流精度低的问题,提出基于多路脉冲宽度调制(PWM)恒流技术的新型太阳能路灯控制器的设计方案。该控制器采用复合式DC-DC变换器,通过控制多路PWM信号,实现高效地充放电功能。充电过程以改进的扰动观察法实现最大功率点跟踪(MPPT),提高充电效率;放电过程通过实时检测LED路灯的实际电流,动态调整相应PWM信号的占空比实现高精度恒流驱动LED路灯。实物测试结果表明该控制器能有效地改善充电效率和恒流源精度,充电速度提高了4%~7%,恒流源精度高达2.5%。     

基于PT1000的太阳能光热实验系统温度测试技术研究

设计并实现了基于恒流源驱动四线制PT1000的高精度温度测试系统,分析了温度测试系统中恒流源电路、信号调理电路、A/D转换等单元电路的设计依据和工作原理,给出了电路结构和相关参数.系统引入分段线性化算法,采用最小二乘法对实测数据进行线性拟合,并利用误差评估原理对拟合结果进行评估来确定适用于PT1000的最佳校正方程.实验表明,该系统的精度在0~90℃范围内优于±0.1℃,适用于高精度温度测试,相关技术已应用于福建师范大学新能源工程中心的太阳能光热实验教学系统中.     

痕量检测中光源对荧光检测系统稳定性的影响

在荧光痕量检测中,光源的稳定性是影响荧光测量的重要因素,关系着整个检测系统的稳定及精度。针对石油污染物荧光检测设备,给出光源稳定性监测电路模型,并采用超前校正方法来消除转换过程由于相位而引起的自激振荡,实现光源的监测。通过实验研究了光源的不稳定性对系统性能的影响,从实验结果中分析出光源监测数据和荧光的检测数据呈现相关性,即光源的变化趋势与荧光的变化趋势一致,提出了统一量级归一处理方法并且应用到在线石油污染物荧光检测仪器中,提高了系统的稳定性。本研究可为荧光痕量检测中光源对检测结果影响的处理提供参考。