光纤输出稳定激光光源的控制系统研发

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光通信即以光波为载波的通信,光纤测试设备正随着光通信技术的飞速发展而大量涌现,在光通信技术中,稳定光源在光纤衰耗的测量、活动连接器损耗、连接损耗的测量、以及光电器件或光收端机灵敏度的测量时是不可缺少的信号源,它的作用如同测试电子电路时用的振荡器一样,必须能够发出准确度高、稳定性好的光信号。因此稳定光源的控制系统研发是非常必要的。光源采用半导体激光器,它是一种非常敏感的器件,电流、温度的起伏会导致光功率的变化,影响功率输出的准确度和稳定性,从而对所测仪器精度产生影响。所以需要设计一个控制系统来监控半导体激光器的发光状况以保持半导体激光器功率输出的稳定。本文对半导体激光器的自动功率控制电路和自动温度控制电路的设计进行了详细描述,包括恒流源驱动电路、保护电路、电流电压监控电路、光功率采集电路和温度采集电路等的设计。自动功率控制电路是通过控制半导体激光器的注入电流来达到控制光功率的目的。通过光电管监测半导体激光器的输出光强,并将光信号转换成电信号,输入单片机处理之后反馈给受控恒流源,通过改变电流的大小来实现光功率的稳定。自动温度控制电路是利用负温度系数的热敏电阻采集半导体激光器的温度,并转换成电信号处理之后进入单片机,采用PWM驱动半导体致冷器从而调节半导体激光器的温度。本文软件主要包括初始化程序、电流和电压监控程序、PID算法程序、光功率采样和温度采集程序等,并采用算术平均值滤波法对采集数据进行处理。由对半导体激光器控制过程中电流变化的速度相对较快,并且在同一温度下与功率成正比关系,所以采用线性补偿法实现光功率的反馈控制;而温度变化缓慢,且有滞后,用PID算法控制,程序编程均采用C语言。本文对稳定光源的稳定度进行实验测试,实验结果表明了设计的稳定光源能够满足计量检定的要求,达到了预期效果。
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