激光器驱动与控制电路设计
摘 要
目前，半导体激光器以其转换效率高、体积小，质量轻，可靠性高，能直接调制以及能与其他半导体器件集成等优势近年来发展一直很迅猛，已经广泛应用于通信、光学数据存储、固体激光器泵浦、材料加工精密测量、生物医疗等领域。本次设计任务要求设计一款电路系统来完成激光器的驱动、控制、温度监控，最终实现让激光器输出稳定的光功率，并且功率可以在0-8W内调节。本次设计的硬件部分是采用单片机对温度测温模块检测、监控，利用单片机完成人机交互，通过单片机控制激光器电源。软件设计部分有A\D、D\A硬件控制，包括对数码管、按键等驱动，同时进行功率采集，并采用PID算法保证快速稳定响应输入功率。此次论文包括了激光器原理介绍，控制器原理介绍，电源测试数据，温度模块测试数据，激光器功率测试数据，以及原理图设计，PCB设计。
关键词：半导体激光器 单片机 TEC PID
目 录
1引言……………………………………………………………………5
1.1半导体激光器的应用与发展………………………………………5
1.2设计任务与目标……………………………………………………5
2激光器…………………………………………………………………7
2.1激光器结构…………………………………………………………7
2.2激光器使用注意事项………………………………………………9
2.3激光器应用…………………………………………………………10
3电路控制………………………………………………………………11
3.1控制电路总体结构…………………………………………………11
3.1.1电路组成部分……………………………………………………11
3.1.2工作过程及关键问题……………………………………………12
3.2温度控制……………………………………………………………12
3.2.1温度控制简介……………………………………………………12
3.2.2温度控制原理……………………………………………………13
3.3功率稳定原理………………………………………………………15
3.3.1功率稳定PID算法………………………………………………15
3.3.2功率稳定电路实现………………………………………………18
3.4人机交互……………………………………………………………18
3.4.1数码管……………………………………………………………18
3.4.2按键与指示灯……………………………………………………19
3.5软件实现方案 ……………………………………………………19
3.5.1 总体工作流程图………………………………………………19
3.5.2 关键问题分析…………………………………………………21
4 驱动电源……………………………………………………………22
4.1 电源原理…………………………………………………………22
4.2 电源控制…………………………………………………………22
4.3 保护措施…………………………………………………………23
5 实验数据与结论……………………………………………………25
5.1 温度控制数据……………………………………………………25
5.2 电源输出测试……………………………………………………26
6 参考文献……………………………………………………………28
附录……………………………………………………………………29
谢辞 …………………………………………………………………31
