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《北京信息科技大学》 2012年
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脉冲光纤激光器声光调制器驱动电源的研制

杨宽  
【摘要】:随着激光技术的发展,脉冲光纤激光器由于其卓越的性能被越来越广泛的应用在中小功率激光加工领域,利用声光调制作用可以快速而有效地控制激光脉冲的重复频率、峰值功率,从而更大程度地满足了激光加工领域的特殊需要。声光调制器驱动电源是脉冲光纤激光器中的重要部分,如何提高与完善驱动电路的性能指标成为决定输出激光品质的一个重要因素。因此,进行声光调制器驱动电源的研究和设计,具有非常重要的应用价值和广阔的发展空间。本文对MOPA结构光纤激光器声光调制技术进行了研究,根据光纤型声光调制器的参数特点和技术要求,提出了低功耗、输出功率稳定可调的声光调制器驱动电源方案。它通过2ASK调制来控制射频功率的输出,进而控制声光调制器开关的时间和重复频率;采用A类和C类混合式两级功率放大电路,成功解决了输出波形非线性失真和功率级放大电路输出效率低的问题。在电源调试过程中,功率放大级MOS管出现发热量过大问题,这是项目难点,本文分析了发热原因,并且经过调试,给出了合理的解决方法。实验测试结果:课题研制的声光调制器驱动电源具有2W的射频功率输出、20k Hz~200k Hz的重复频率、10ns(1个射频驱动振荡周期)内的声光调制器开关响应时间的优良性能;在此驱动电源提供激励的条件下,F-QSG100-1型光纤型声光调制器的衍射效率可达87.22%;上述光纤型声光调制器系统加入MOPA结构光纤激光器中,当调制信号频率为20k Hz、脉冲宽度为400ns时,输出激光脉冲宽度为100ns。实验测试结果表明,课题研制的脉冲光纤激光器声光调制器驱动电源满足系统技术指标要求,不仅降低了驱动电源的开关响应时间,还大大提高了功率输出级的效率,为激光打标行业目前主导的MOPA结构光纤激光器提供了一个性能稳定的光纤型声光调制器驱动电源。
【关键词】:脉冲光纤激光器 声光调制 声光调制器驱动电源 功率放大器
【学位授予单位】:北京信息科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN248
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-9
  • 第一章 绪论9-21
  • 1.1 脉冲光纤激光器的研究进展9-16
  • 1.1.1 脉冲光纤激光器的分类10-12
  • 1.1.2 脉冲光纤激光器的发展现状12-15
  • 1.1.3 脉冲光纤激光器的应用前景15-16
  • 1.2 光纤激光器调Q方式16-18
  • 1.2.1 非光纤调Q方式的分类16-17
  • 1.2.2 全光纤调Q方式的分类17-18
  • 1.3 课题研究的目的及意义18-19
  • 1.3.1 课题的研究目的18-19
  • 1.3.2 课题的研究意义19
  • 1.4 本论文的主要研究内容19-20
  • 1.5 本章小结20-21
  • 第二章 MOPA结构声光调Q激光器关键技术21-28
  • 2.1 MOPA结构光纤激光器的基本结构和原理21-22
  • 2.2 声光调制原理22-25
  • 2.2.1 声光调制的物理基础22-23
  • 2.2.2 声光互作用的两种类型23-25
  • 2.3 光纤型声光调制器的组成及主要参数25-27
  • 2.3.1 光纤型声光调制器的组成25-26
  • 2.3.2 光纤型声光调制器的主要参数26-27
  • 2.4 本章小结27-28
  • 第三章 光纤声光调制器驱动电源设计与调试28-40
  • 3.1 F-QSG100-1 型光纤声光调制器简介及参数描述28-29
  • 3.2 光纤型声光调制器驱动电源的总体方案和技术参数29-30
  • 3.2.1 总体方案29-30
  • 3.2.2 技术参数30
  • 3.3 高频振荡器电路和脉冲陡化电路的设计与实现30-33
  • 3.3.1 高频振荡器电路的设计与实现30-32
  • 3.3.2 脉冲陡化电路的设计与实现32-33
  • 3.4 前置放大电路和功率放大电路的设计与实现33-36
  • 3.4.1 前置放大电路的设计与实现33-34
  • 3.4.2 功率放大电路的设计与实现34-36
  • 3.5 功率输出匹配网络的设计与实现36-38
  • 3.6 驱动电源调试过程中的常见问题与解决方法38
  • 3.7 本章小结38-40
  • 第四章 系统测试与结果分析40-46
  • 4.1 光纤声光调制器驱动电源技术参数的测试40-41
  • 4.1.1 实验测试系统40
  • 4.1.2 实验测试结果及分析40-41
  • 4.2 F-QSG100-1 型光纤声光调制器衍射效率的测试及分析41-42
  • 4.2.1 实验测试系统41-42
  • 4.2.2 实验测试结果及分析42
  • 4.3 MOPA结构光纤激光器光脉冲信号的测试及分析42-45
  • 4.3.1 实验测试系统42-43
  • 4.3.2 实验测试结果及分析43-45
  • 4.4 整机实物照片45
  • 4.5 本章小结45-46
  • 第五章 全文总结与展望46-47
  • 致谢47-48
  • 参考文献48-51
  • 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果51

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