大功率半导体激光器光纤耦合模块温度控制技术

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1、分类号：UDC：大功率半导体激光器光纤耦合模块温度控制技术HighpowerlaserdiOdefibercouplingmoduletemperatureC0ntrolteChnology学位授予单位及代码：拯壹堡王太堂(!Q!璺鱼2论文起止时间：2011．09—2013．05长春理工大学硕士(或博士)学位论文原创性声明㈣叫圳㈣Ⅲ㈣舢⋯⋯ⅢmlY2530227本人郑重声明：所呈交的硕士(或博士)学位论文，《大功率半导体激光器光纤耦合模块温度控制技术》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成

2、果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：馊年上月丛日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNⅪ系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授

3、权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名导师签名碰婆年j月Ⅱ日丝生年二月孕日摘要半导体激光器(LD)是一种新型的小型光源，它的优点有很多，体积小、重量轻、转换效率高、功耗低、驱动电源简单、能直接调制、结构简单、使用安全、其应用领域非常广泛。它的应用领域其中包括有美容、医疗、材料的处理、航天科技及军事用品等领域。近几年的来，科技得到了飞速发展，各种方向都得到了空前的提高，其中高功率、高亮度的半导体激光器光纤耦合模块

4、受到人们的关注是越来越多。由于半导体激光器的材料和其结构所决定，受到温度的影响很大，温度的变化导致半导体激光器所输出的波长等特性的变化，从而影响半导体激光器的正常使用，以至于半导体激光器的工作寿命也会因为工作温度过高的影响而缩短。温度对半导体激光器的影响所得到的重视越来越重大，对于半导体激光器来说一个稳定且恒定的工作温度是十分重要的，要想让半导体激光器达到稳定的工作状态，一个稳定的工作温度是半导体激光器稳定工作的前提，所以研究大功率半导体激光器恒温控制的具有极其重要的意义。本论文在对输出功率为10w的高

5、功率半导体激光器光纤耦合模块的基础上进行的研究，通过半导体激光器产生热的多少为依据进行半导体制冷器选取，再利用所选取的半导体制冷器为主要的制冷器件，并设计了半导体激光器光纤耦合模块温控系统的硬件电路，其中有温度采集电路、控制电路、监测电路三部分。温度采集部分主要为由封装在耦合模块内部的PTl00热敏电阻和外部16位高精度串行A／D转换器LTCl864等元件组成。温度控制部分主要包括DSP控制器TMS320LF2407和D／A转换器LTCl655及其外围电路、以及具有双向电流控制功能的高度集成便于操作的热

6、电制冷器驱动模块MAXl968。温度监测部分主要通过串行通信芯片将采集到的温度数据发送给计算机，通过接到的温度数据由此来得知激光器光纤耦合模块内部的温度的变化过程，从而最终完成了对温控系统硬件电路的整体的设计。应用Matlab软件中的Simulink组件建立激光器温控系统的PID算法模型和模糊自适应PID算法的模型，通过将这俩个模型进行对比和分析得出了结论，从理论上证明了模糊自适应PID算法在理论设计过程中的可行性。由传统P工D和模糊PID算法对比分析可知，模糊自适应PID(FAPID)算法的模型要比传

7、统PID算法模型在控温精度，控制温度过冲，达到稳定状态所需的时间等各个方面，都具有一定优势。通过实验结果我们知道了模糊PID算法的精度要比传统的要高很多，控制精度为±0．5℃，达到稳定的时间小于65s，可以达到温度控制的目的和要求。关键词大功率半导体激光器模糊PID控制温度控制半导体制冷器AbstractLaserdiode(LD)isanewcompactofsmallvolume，1i曲tweight，1ightsource，ithasmanyoftheadVantageshighconversio

8、nefficiency，10wpowerconsumption，powersupplyissimpleandcanbedirectlymodulated，thestructureissimple，safe，andtheirusewiderangeofareas．Itsapplicationareasincludingbeauty，fIledical，materialhandling，aerospacetechn0109y，andmilita