半导体激光输出功率的检测与控制.pdf
约44页PDF格式手机打开展开
半导体激光输出功率的检测与控制,目前，随着现代电子激光技术飞速发展，半导体激光器件也同步发展起来，对于激光功率器的检测与控制显得尤为重要。虽然广泛运用在军事，工业，医疗中，但在实际使用中半导体激光器存在的主要问题是器件的功率不稳定。本课题设计的是一种基于单片机实现半导体激光器功率高稳定的控制系统。采用自动功率控制电路实现对半导体激光器的光功率稳定，自...
内容介绍
此文档由会员 shmily89 发布
目前，随着现代电子激光技术飞速发展，半导体激光器件也同步发展起来，对于激光
功率器的检测与控制显得尤为重要。虽然广泛运用在军事，工业，医疗中，但在实际使用
中半导体激光器存在的主要问题是器件的功率不稳定。本课题设计的是一种基于单片机实
现半导体激光器功率高稳定的控制系统。采用自动功率控制电路实现对半导体激光器的光
功率稳定，自动功率控制电路通过采光将光信号转换成电信号，处理之后进入单片机系统，
由单片机芯片控制半导体激光功率器的光强大小，改变光导管的电流大小，通过A/D 转换
调整电路和单片机芯片组成闭环控制系统，使激光器的功率维持在一个恒定的范围。
关键词：单片机 半导体 激光器 输出功率 自动控制
摘要............................................................................................................................................. I
Abstract.......................................................................................................................................... II
目录............................................................................................................................................ III
1 引言...................................................................................................................................... 1
1.1 研究目的和意义............................................................................................................. 1
1.2 国内外发展背景及研究动态......................................................................................... 2
1.3 本课题主要研究内容及设计工作................................................................................. 3
2 激光功率检测关键检测器件特性与原理............................................................................... 4
2.1 半导体激光器................................................................................................................. 4
2.1.1 种类、激励方式及优缺点................................................................................... 4
2.1.2 工作原理............................................................................................................... 5
2.1.3 功率-电流输出特性.............................................................................................. 6
2.1.4 阈值电流温度特性............................................................................................... 7
2.1.5 波长模式等其他特性........................................................................................... 7
2.2 光电二极管和发光二极管............................................................................................. 8
2.2.1 光电子器件........................................................................................................... 8
2.2.2 光电二极管........................................................................................................... 9
2.2.3 发光二级管........................................................................................................... 9
2.3 单片机C8051F330 特性及功能...................................................................................11
2.3.1 C8051F330 主要特性..........................................................................................11
2.3.2 10 位模/数转换器............................................................................................... 12
2.3.3 比较器................................................................................................................. 13
2.3.4 10 位电流输出DAC........................................................................................... 13
3 半导体激光器功率检测系统的总体设计............................................................................. 14
IV
3.1 半导体激光器的温度一驱动电流一光功率特性....................................................... 14
3.2 恒流源电路设计........................................................................................................... 15
3.2.1 恒流源电路工作原理......................................................................................... 15
3.2.2 恒流源的选择..................................................................................................... 16
3.2.3 电压一电流转换设计......................................................................................... 17
3.3 自动功率控制电路设计............................................................................................... 18
3.3.1 自动功率控制原理............................................................................................. 18
3.3.2 光电转换及前置放大电路................................................................................. 20
3.4 功率检测实验............................................................................................................... 21
3.5 参数的选择及计算....................................................................................................... 22
4 系统软件设计..............................
功率器的检测与控制显得尤为重要。虽然广泛运用在军事，工业，医疗中，但在实际使用
中半导体激光器存在的主要问题是器件的功率不稳定。本课题设计的是一种基于单片机实
现半导体激光器功率高稳定的控制系统。采用自动功率控制电路实现对半导体激光器的光
功率稳定，自动功率控制电路通过采光将光信号转换成电信号，处理之后进入单片机系统，
由单片机芯片控制半导体激光功率器的光强大小，改变光导管的电流大小，通过A/D 转换
调整电路和单片机芯片组成闭环控制系统，使激光器的功率维持在一个恒定的范围。
关键词：单片机 半导体 激光器 输出功率 自动控制
摘要............................................................................................................................................. I
Abstract.......................................................................................................................................... II
目录............................................................................................................................................ III
1 引言...................................................................................................................................... 1
1.1 研究目的和意义............................................................................................................. 1
1.2 国内外发展背景及研究动态......................................................................................... 2
1.3 本课题主要研究内容及设计工作................................................................................. 3
2 激光功率检测关键检测器件特性与原理............................................................................... 4
2.1 半导体激光器................................................................................................................. 4
2.1.1 种类、激励方式及优缺点................................................................................... 4
2.1.2 工作原理............................................................................................................... 5
2.1.3 功率-电流输出特性.............................................................................................. 6
2.1.4 阈值电流温度特性............................................................................................... 7
2.1.5 波长模式等其他特性........................................................................................... 7
2.2 光电二极管和发光二极管............................................................................................. 8
2.2.1 光电子器件........................................................................................................... 8
2.2.2 光电二极管........................................................................................................... 9
2.2.3 发光二级管........................................................................................................... 9
2.3 单片机C8051F330 特性及功能...................................................................................11
2.3.1 C8051F330 主要特性..........................................................................................11
2.3.2 10 位模/数转换器............................................................................................... 12
2.3.3 比较器................................................................................................................. 13
2.3.4 10 位电流输出DAC........................................................................................... 13
3 半导体激光器功率检测系统的总体设计............................................................................. 14
IV
3.1 半导体激光器的温度一驱动电流一光功率特性....................................................... 14
3.2 恒流源电路设计........................................................................................................... 15
3.2.1 恒流源电路工作原理......................................................................................... 15
3.2.2 恒流源的选择..................................................................................................... 16
3.2.3 电压一电流转换设计......................................................................................... 17
3.3 自动功率控制电路设计............................................................................................... 18
3.3.1 自动功率控制原理............................................................................................. 18
3.3.2 光电转换及前置放大电路................................................................................. 20
3.4 功率检测实验............................................................................................................... 21
3.5 参数的选择及计算....................................................................................................... 22
4 系统软件设计..............................
