浅析半导体激光器温度控制的方法,我想为半导体激光器制作一个温度控制电路。目前有两种设备...
浅析半导体激光器温度控制的方法,我想为半导
体激光器制作一个温度控制电路。目前有两种
设备...
浅析半导体激光器温度控制的方法
我想为半导体激光器制作一个温度控制电路。现有的两个设备...MAX1978 很好。
为什么要选择半导体制冷器作为半导体激光器温控系...
基于半导体激光器，通过在半导体激光器的尾部光纤部分制作光纤光栅来形成外腔，用于模式
选择或频率稳定。
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浅析半导体激光器温度控制的方法范文
主题:半导体激光器温度控制概述
文摘:温度对半导体激光器的工作特性有很大影响，因此半导体激光器温度控制的精度和响应
速度相对较高。虽然许多控制方法已经被提出并应用于一些场合，但是为了实现精度控制和更
快的响应速度，仍然有许多问题需要解决。本文简要介绍了近年来半导体激光器温度控制的方
法和一些改进措施，供从事半导体激光器温度控制的研究人员参考。
关键词:温度控制；半导体激光器；PID 控制；模糊控制；
0简介
半导体激光器在各个领域的应用越来越广泛，具有良好的应用前景。然而，半导体激光器输出
光的阈值电流、输出功率和波长容易受到温度[1，2]的影响，因此半导体激光器的使用通常伴
随着对其温度的控制。根据当前文献，通常用于半导体激光器温度控制的执行装置是半导体冷
却器(TEC) [3]，其是集成冷却和加热的电流驱动温度控制装置。半导体激光器的温度控制是为
了实现对半导体激光器的精确控制。
1 PID 温度控制方法
PID 控制是半导体激光器温度控制中应用最广泛的控制方法。PID 控制是比例、积分和微分控
制的缩写。它是一种线性控制器，根据给定值和实际输出值构成控制偏差，偏差按比例、积分
和微分通过线性组合构成控制量，来控制被控对象。数学模型可以用下面的公式[4]表示:
控制系统结构如图 1[5 所示]:
参考[6]，ADN 8830(ADI 公司的专用温度控制器)和TMS 320 f 2812(TI 公司生产的 32 位定点数
字信号处理器芯片)分别被选为实现半导体激光器温度 PID 控制的主控芯片，并进行了比较。
这两种温度控制方法的精度可以达到 0.125℃，但基于 TMS320F2812 的温度控制方法达到稳定
所需的响应时间为 180 秒，而基于 ADN8830 的控制方法在 80 年代可以达到平衡状态，且体积
小、功耗低。
参考[7]，选择单片机 PIC16F877A 作为主控芯片实现 PID 控制。半导体泵头温度控制精度在-
40-55℃范围内可达 0.2℃，系统达到 2分钟的稳定响应时间。三年的现场应用表明，该系统稳
定正常。
参考[8]，马克西姆的专用 TEC 驱动芯片 MAX1968 被选为实现 PID 控制的主控芯片。当环境温
度为 40℃，设定温度为 25℃时，系统控制精度为 0.02℃。参考[9)，选择了马克西姆公司推出
的另一款TEC 专用驱动芯片 MAX1978。该芯片集成了基于 MAX1968 的TEC 驱动电路，控制
精度可达 0.005℃。
PID 控制能很好地实现半导体激光器的温度控制，具有较高的控制精度和响应速度，易于与PC
机通信，完整的人机界面，实现更复杂的控制算法和数据处理。因此，这种控制方法被人们广
泛使用。
2模糊控制方法
在大多数模糊控制器中，偏差值 e及其偏差变化率de/dt 被选为模糊控制器的输入变量，控制量
u被选为模糊控制器的输出变量。因此，它是一个二维模糊控制器，其结构如图 2所示。
这样，确定了模糊控制器的基本结构。从图 2可以看出，通过采样获得的输入量和预期输出
量，从而获得偏差信号 e和偏差变化率de/dt。这两个信号是精确的量。它们作为两个输入信号
被发送到模糊控制器。模糊化后，两个输入信号成为模糊量集 e和EC。然后根据专家经验建
立的模糊规则得到模糊关系，再根据模糊关系的输入给出相应的输出 u。这是推理合成。最
后，通过模糊判断得到精确的控制量[10]。
模糊控制技术应用于家用电器是一种普遍现象，但将这种方法用于半导体激光器的温度控制仍
然很少。目前，文献中还没有发现真正的系统，大部分都是基于 simulink 仿真的。在参考文献
[11]中，使用 simulink 来模拟这种控制方法。简单的模糊控制和控制目标无超调，达到稳态的
时间短，响应时间约为4秒，稳态误差约为1.5%。这种控制方法也在参考文献[12]中进行了仿
真，结论是没有过冲，响应时间为 3s，稳态误差约为1.5%。
模糊控制不存在PID 方法中存在的积分饱和现象。实验调节过程表明，模糊控制不仅比PID 控
制对被控对象参数变化具有更强的适应性、更快的响应速度、更小的超调量和更强的鲁棒性，
而且在对象模型[3]变化较大的情况下也能获得更好的控制效果。
3模糊 PID 控制
自适应模糊 PID 控制系统的结构主要由参数可控的 PID 和模糊控制系统组成，其结构如图 2所
示。参数可控的 PID 完成了系统的控制，模糊控制系统实现了 PID[3 个参数的自动校正。
模糊 PID 控制包括参数模糊化、模糊规则推理、参数去模糊化、PID 控制器等几个重要组成部
分。计算机根据设定的输入和反馈信号计算实际位置和理论位置之间的偏差 E和当前偏差变化
ec，并根据模糊规则进行模糊推理。最后，对模糊参数进行去模糊处理，输出比例、积分和微
分系数。结构如下:
文件[15]模拟模糊 PID 控制，并将其与PID 控制进行比较。与PID 控制相比，模糊 PID 控制具
有较小的超调量和较快的响应速度。采用MSP430F149 作为主控芯片，实现半导体激光器温度
的模糊 PID 控制。控制精度达到 0.02℃，最大超调量为 0.5%，响应时间约为15s。
参考[16]，采用TMS320F2812 芯片作为主控芯片，实现半导体激光器温度的模糊 PID 控制。当
温度设定在 25℃时，控制精度可达到 0.1℃，系统响应时间为 100 秒，超调不超过0.5℃。半导
体激光器的温度得到很好的控制。
4基于自抗扰控制器的控制方法(ADRC)
摘要：
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浅析半导体激光器温度控制的方法,我想为半导体激光器制作一个温度控制电路。目前有两种设备...浅析半导体激光器温度控制的方法我想为半导体激光器制作一个温度控制电路。现有的两个设备...MAX1978很好。为什么要选择半导体制冷器作为半导体激光器温控系...基于半导体激光器，通过在半导体激光器的尾部光纤部分制作光纤光栅来形成外腔，用于模式选择或频率稳定。我想为半导体激光器制作一个温度控制电路。目前有两种设备...我想为半导体激光器制作一个温度控制电路。现有的两个设备...MAX1978很好。为什么要选择半导体制冷器作为半导体激光器温控系...浅析半导体激光器温度控制的方法范文主题:半导体激光器温度...
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作者：闻远设计
分类：其它行业资料
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