基于相差识别的半导体激光器温度精密测量与控制
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王选择(1971-),男,博士,教授,主要从事精密测量、精密 机械与传感器信号处理方面的研究工作.

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国家自然科学基金(51175154,7)、湖北省杰出青年人才基金(2010CDA088)、湖北省教育厅中青年基金(Q20101405,Q20101407)和湖北省科技厅基金(2010CDB03104)资助项目 (1.湖北工业大学 机械工程学院,湖北 武汉 430068; 2.湖北工业大学 湖北省现代制造质 量工程重点实验室,湖北 武汉 430068)


Precise measurement and control of temperature in semiconductor laser based on p hase recognition
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    摘要:

    作为干涉测量系统的光源,半导体激光器的工作状 态受温度的影响比较大。当外界的温度发生改变时,激光器的输出波长会发生改变,出现了 干涉条纹不清晰的现象,大大影响了干涉测量。因此温度的控制对干涉的测量显得尤为重要 。对半导体激光器的温度进行精密控制,是半导体激 光器在实际应用中首要考虑的问题。本文利用利用RC滤波电路和热 敏电阻提出了一种不同于常规电桥处理的方法,即基于相差识别的温度传感原理,对半导体 激光器的温度实时控制。利用二阶滤波电路产生了高稳定度的信号源,基于Qu artus Ⅱ开发平台利用Verilog HDL设计了计数模块。负温度系数的热敏电阻器作为温度测 量器件,并和激光器以及TEC组合在一起。半导体制冷器TEC作为控温执行元件,设计了对半 导体激光器进行控制的温度装置,提高干涉条纹的质量。实验表明,不管是升温控制还是降 温控制,系统控制的响应速度比较快,温度被控制在一定温度下,干涉条纹信号稳定。该系 统的温度稳定精度达到0.01℃。

    Abstract:

    As the optical source of the interfere nce measurement system,the semiconductor laser working condition has been influe nced seriously by the temperature.When the outside temperature changes,the outpu t wavelength of the semiconductor laser is changed,and the interference fringes come to be unclear,which greatly affects the interferometry.So the temperature c ontrol is important to the interferometric measurement.This paper,by using RC fi lter circuit and thermistor,proposes a different temperature detection method ba sed on phase recognition to control laser temperature real-timely from the conv entiional bridge.The second order filtering circuit is used to produce the high stability signal source and Verilog HDL is used to design counting module based on Quartus II development platform.The negative temperature coefficient (NTC) th ermistor is used as temperature measurement device and the semiconductor thermoe lectric cooler (TEC) is used as temperature control actuator to design a tempera ture control device for semiconductor lasers to improve the quality of the inter ference fringes.The experimental results show that whether heating control or co oling control,the system control response speed is faster,the temperature is con trolled at a certain level,and the temperature stability accuracy of the system can be 0.01℃.

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    引证文献
引用本文

王选择,曾志祥,钟毓宁,翟中生,刘文超.基于相差识别的半导体激光器温度精密测量与控制[J].光电子激光,2013,(2):239~245

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  • 收稿日期:2012-07-04
  • 最后修改日期:2012-09-23
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