LD抽運固體激光器控制系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、激光二極管(LD)抽運的固體激光器(DPL)具有體積小、效率高、光束質(zhì)量好、壽命長等優(yōu)點,得到廣泛應(yīng)用.DPL控制系統(tǒng)是保證DPL正常工作的必備系統(tǒng),其性能對DPL的轉(zhuǎn)換效率和光束質(zhì)量等特性影響很大,是DPL實用化、集成化的關(guān)鍵技術(shù)之一,成為當(dāng)前的研究熱點. 本論文在對LD驅(qū)動電源特點和DPL熱特性分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種新型DPL控制系統(tǒng)(包括LD驅(qū)動電源和溫度控制器兩部分).該系統(tǒng)采用高性能微處理器ADuC848作為控制核心

2、,以負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻為測溫元件,半導(dǎo)體致冷器(TEC)為加熱/致冷元件,數(shù)字PID為控制算法構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)；采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓控制的電流源與保護(hù)電路構(gòu)成LD的恒流驅(qū)動電源.論文主要內(nèi)容包括以下六個方面: 第一,介紹了DPL的結(jié)構(gòu)、優(yōu)點及發(fā)展前景,分析了DPL控制系統(tǒng)對DPL轉(zhuǎn)換效率和光束質(zhì)量等特性的影響.概述了DPL控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀. 第二,設(shè)計了LD恒流驅(qū)動電源.實驗結(jié)果表明:該電源可輸出0～5A可調(diào)的電流,

3、電流穩(wěn)定度優(yōu)于0.1﹪. 第三,在分析LD和DPL熱特性的基礎(chǔ)上,提出了DPL溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計方案,完成了系統(tǒng)硬件設(shè)計,給出了溫度測量電路、TEC驅(qū)動電路、串口通信電路的設(shè)計方法和相應(yīng)的電路圖. 第四,研究了數(shù)字PID控制算法的原理及設(shè)計方法,建立了控制對象的數(shù)學(xué)模型. 第五,設(shè)計了系統(tǒng)軟件,給出了主要程序模塊的流程圖. 第六,對溫度控制效果進(jìn)行了實驗研究及分析.結(jié)果表明:該溫度控制系統(tǒng)在10℃～40℃