在無自旋交換弛豫(Spin-Exchange Relaxation-Free,SERF)原子磁強(qiáng)計中,半導(dǎo)體激光器被用于極化堿金屬原子和檢測原子極化率,激光器出射光穩(wěn)定與否直接關(guān)系到SERF原子磁強(qiáng)計的靈敏度,為了保證半導(dǎo)體激光器穩(wěn)定工作,需要高性能的電流和溫度控制單元。通過對激光器控制原理進(jìn)行研究,以溫度控制模塊MTD415T和電流控制模塊MLD203CHB為核心,通過"集成芯片+外部保護(hù)/降噪電路+上位機(jī)"的方式構(gòu)建了一套半導(dǎo)體激光器驅(qū)動系統(tǒng),實現(xiàn)了半導(dǎo)體激光器高穩(wěn)定性的溫度和電流控制,溫度穩(wěn)定性優(yōu)于±5. 0 m K,電流穩(wěn)定性優(yōu)于±2. 1μA,同時相比較商用的控制器,體積大幅度縮小,促進(jìn)了SERF原子磁強(qiáng)計的小型集成化。

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【部分圖文】：

圖1典型半導(dǎo)體激光器P-I曲線圖

當(dāng)注入電流小于閾值電流Ith時，出射光功率隨電流緩慢增長，這部分光功率主要由自發(fā)輻射引起。由于原子自發(fā)輻射都是獨立進(jìn)行的，因而所發(fā)出光子的頻率、初相位、偏振態(tài)、傳播方向等都不同，而且不同光波列之間是不相干的，因此不滿足激光的特征。當(dāng)注入電流大于閾值電流Ith時，產(chǎn)生受激輻射，半導(dǎo)....

圖2半導(dǎo)體激光器驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

對于電流控制，由流控上位機(jī)向電壓輸出板卡發(fā)送指令，從而產(chǎn)生控制電壓信號，電壓信號通過壓控電流調(diào)節(jié)接口傳輸至MLD203CHB，使其輸出設(shè)定電流，電流經(jīng)過保護(hù)電路之后輸出至半導(dǎo)體激光器。接下來對各個模塊做詳細(xì)介紹。3.1溫度控制模塊

圖3MTD415T溫控模塊結(jié)構(gòu)框圖

MTD415T是Thorlabs公司生產(chǎn)的一款高集成度的溫度控制器，以10kΩ熱敏電阻為溫度敏感元件，以人工設(shè)定的PID作為計算參數(shù)，以TEC為溫度執(zhí)行元件，能實現(xiàn)5℃～45℃區(qū)間內(nèi)的高穩(wěn)定性溫度控制。MTD415T結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示，需要供電4.5V～5.5V，通過內(nèi)部電....

圖4MLD203CH電流控制模塊結(jié)構(gòu)框圖

MLD203CHB是Thorlabs公司生產(chǎn)的低功耗、高集成度和高精度的半導(dǎo)體激光器電流驅(qū)動模塊。能夠產(chǎn)生最高200mA的輸出電流。MLD203CHB的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖及接口如圖4所示，VIN1和VIN2為供電端口，通常供電為4.5V～5.5V。內(nèi)部通過模擬電路在VERFOU....

本文編號：4002473