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激光自混合干涉微位移测量系统的驱动与控制电路设计与实现

赖方明  
【摘要】: 激光自混合效应是指激光器输出的光被外部物体反射或散射后,其中一部分光又反馈回激光器的谐振腔,反馈光携带了外部物体的信息;与腔内光相混合后,会调制激光器的输出,称为自混合效应。激光的自混合效应来源于激光器的外部光反馈效应,以前人们总是设法消除光反馈的影响,后来逐渐的由消除光反馈的不利影响到主动利用光反馈效应检测物理量,从而形成了一门新的技术。 半导体激光器是一种高功率密度并具有极高量子效率的器件。但是它对于电冲击的承受能力很差,微小的电流将导致光功率输出的极大变化和器件参数的变化,这些变化直接危及器件的安全使用,因而在实际应用中对激光器驱动器的性能和安全保护有着很高的要求。本文对半导体激光器驱动器的末级驱动电路和保护电路设计进行了研究和分析。 本文结合微位移测量系统的需要,对电光晶体的光学和电光性质作了基本的介绍,从自混合干涉和电光晶体调制位相的基本原理出发,将电光晶体引入自混合干涉外腔调制,研究了自混合干涉测量中电光晶体的位相调制与半波电压驱动的关系;根据电光晶体容性负载特性,分析与设计了两种不同频率驱动电光晶体的高压电路。 激光二极管的工作温度与激光二极管的类型有关。若要求激光二极管具有高稳定性,则需要利用半导体制冷器(TEC:Thermoelectric Coolers)作为温控系统的控温执行器件。目前,许多激光器的温度控制系统都采用TEC作为温度控制的执行器件。当TEC通过直流电流时,由改变驱动TEC电流的方向来实现制冷或者加热;精密调节制冷器的电流或电压大小,就可以实现精密温控,这是本文的设计核心部分——智能温度控制部分。 研究半导体激光器驱动与温度控制系统中各个单元电路的工作原理,以及主要器材的特性与参数,完成了半导体激光器夹持器和温度控制器的制作。总结实验中若干的问题,并提出了改进方法。


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