留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

515-nm大功率 器控制系统设计

董全睿,张振东,王伟国,陈涛,陈飞

downloadPDF
董全睿, 张振东, 王伟国, 陈涛, 陈飞. 515-nm大功率 器控制系统设计[J]. , 2022, 15(5): 1013-1018. doi: 10.37188/CO.2022-0133
引用本文: 董全睿, 张振东, 王伟国, 陈涛, 陈飞. 515-nm大功率 器控制系统设计[J]. , 2022, 15(5): 1013-1018.doi:10.37188/CO.2022-0133
DONG Quan-rui, ZHANG Zhen-dong, WANG Wei-guo, CHEN Tao, CHEN Fei. Control system design of 515-nm high power laser[J]. Chinese Optics, 2022, 15(5): 1013-1018. doi: 10.37188/CO.2022-0133
Citation: DONG Quan-rui, ZHANG Zhen-dong, WANG Wei-guo, CHEN Tao, CHEN Fei. Control system design of 515-nm high power laser[J].Chinese Optics, 2022, 15(5): 1013-1018.doi:10.37188/CO.2022-0133

515-nm大功率 器控制系统设计

doi:10.37188/CO.2022-0133
基金项目:国家重点研发计划(No. 2021YFB3601402)
详细信息
    作者简介:

    董全睿(1992—),男,吉林长春人,工学博士,2014年于吉林大学获得学士学位,2020年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事光电精密跟踪测量技术方面的研究。E-mail:dongquanrui0431@126.com

  • 中图分类号:TN248.4

Control system design of 515-nm high power laser

Funds:Supported by National Key R&D Program of China (No. 2021YFB3601402)
More Information
  • 摘要:

    为了实现 器稳定且安全地输出,设计了一款基于515-nm的大功率 器控制系统。首先,对该系统的泵浦驱动模块进行研究,利用现场可编程门阵列(FPGA)完成对模块的模拟采样并在数字信号处理(DSP)中完成计算输出,采用数字PID方式完成恒流源的闭环控制;其次,使用半导体制冷器(TEC)实现倍频晶体模块的稳定温度控制,以热敏电阻(NTC)作为反馈实现温度控制;最后,设计了 器的人机交互系统,实现了对 器内部状态的实时监测、判断与存储。为了验证控制系统的有效性,选择一款泵浦进行测试。实验结果表明:泵浦驱动模块能够持续稳定地工作,控制系统能够实时监测 器的内部状态,安全可靠。倍频后的 器输出中心波长为514.98 nm,功率可达170 W,光功率稳定度为±0.07 dB,并且控制系统的所有器件及设备均100%采用国产化,满足515-nm大功率 器的系统设计需求。

  • 图 1光纤 器的示意图

    Figure 1.Schematic diagram of the fiber laser

    图 2大功率 器控制系统原理框图

    Figure 2.Functional block diagram of the high power laser control system

    图 3泵浦驱动模块示意图

    Figure 3.Schematic diagram of the pump drive module

    图 4倍频温控模块示意图

    Figure 4.Schematic diagram of the frequency doubling temperature control module

    图 5主控系统工作流程示意图

    Figure 5.Working flow diagram of the control system

    图 6泵浦源电流-功率特性曲线

    Figure 6.Current-power characteristic curve of the pump source

    表 1温度测试结果

    Table 1.Results of temperature measurements (°C)

    Expected
    temperature
    1st
    Measured
    temperature
    2nd
    Measured
    temperature
    3rd
    Measured
    temperature
    Average
    temperature
    |Max
    error|
    40 39.98 40.01 39.99 39.99 0.02
    41 41.02 40.99 41.01 41.01 0.02
    42 42.03 42.02 41.99 42.01 0.03
    43 42.99 42.99 43.01 43.00 0.01
    44 44.02 43.97 44.01 44.00 0.03
    45 44.99 45.01 45.02 45.01 0.02
    46 46.01 45.98 45.99 45.99 0.02
    47 47.01 47.03 46.99 47.01 0.03
    48 48.01 48.01 47.99 48.00 0.01
    49 48.99 48.98 49.01 48.99 0.02
    50 50.01 50.03 49.99 50.01 0.03
    下载: 导出CSV
  • [1] 党文佳, 李哲, 卢娜, 等. 0.9~1.0 μm近红外连续光纤 器的研究进展[J]. 中国光学,2021,14(2):264-274.doi:10.37188/CO.2020-0193

    DANG W J, LI ZH, LU N,et al. Research progress of 0.9~1.0 μm near-infrared continuous-wave fiber lasers[J].Chinese Optics, 2021, 14(2): 264-274. (in Chinese)doi:10.37188/CO.2020-0193
    [2] 石俊凯, 王国名, 纪荣祎, 等. 结构紧凑的双波长连续波掺铒光纤 器[J]. 中国光学,2019,12(4):810-819.doi:10.3788/co.20191204.0810

    SHI J K, WANG G M, JI R Y,et al. Compact dual-wavelength continuous-wave Er-doped fiber laser[J].Chinese Optics, 2019, 12(4): 810-819. (in Chinese)doi:10.3788/co.20191204.0810
    [3] 陈柄言, 于永吉, 吴春婷, 等. 窄线宽1 064 nm光纤 泵浦高效率中红外3.8 μm MgO: PPLN光参量振荡器[J]. 中国光学,2021,14(2):361-367.doi:10.37188/CO.2020-0169

    CHEN B Y, YU Y J, WU CH T,et al. High efficiency mid-infrared 3.8 μm MgO: PPLN optical parametric oscillator pumped by narrow linewidth 1 064 nm fiber laser[J].Chinese Optics, 2021, 14(2): 361-367. (in Chinese)doi:10.37188/CO.2020-0169
    [4] 王烨, 张岩, 秦莉, 等. 高功率半导体 器列阵封装引入应变的测量[J]. 光学 精密工程,2010,18(9):1951-1958.

    WANG Y, ZHANG Y, QIN L,et al. Measurement of packaging-induced strain in high power diode laser bar[J].Optics and Precision Engineering, 2010, 18(9): 1951-1958. (in Chinese)
    [5] 任乐燕. 非线性晶体温度控制系统的研究[D]. 武汉: 华中科技大学, 2008.

    REN L Y.Research of temperature control system for nonlinear crystal[D]. Wuhan: Huazhong University of Science and Technology, 2008. (in Chinese)
    [6] 黄超, 马连英, 朱峰, 等. 陶瓷表面放电光泵浦源放电特性研究[J]. 中国光学,2019,12(6):1321-1328.doi:10.3788/co.20191206.1321

    HUANG CH, MA L Y, ZHU Fet al. Discharge characteristics of optical pumping source by ceramic surface discharge[J].Chinese Optics, 2019, 12(6): 1321-1328. (in Chinese)doi:10.3788/co.20191206.1321
    [7] ERICKSON C J, VAN ZIJLL M, DOERMANN G,et al. An ultrahigh stability, low-noise laser current driver with digital control[J].Review of Scientific Instruments, 2008, 79(7): 072107.
    [8] 田小建, 尚祖国, 高博, 等. 980 nm高稳定度 泵浦源控制系统[J]. 光学 精密工程,2015,23(4):982-987.doi:10.3788/OPE.20152304.0982

    TIAN X J, SHANG Z G, GAO B,et al. Control system for 980 nm high stability laser pump source[J].Optics and Precision Engineering, 2015, 23(4): 982-987. (in Chinese)doi:10.3788/OPE.20152304.0982
    [9] 谭改娟, 谢冀江, 张来明, 等. 中波红外 技术最新进展[J]. 中国光学,2013,6(4):501-512.

    TAN G J, XIE J J, ZHANG L M,et al. Recent progress in mid-infrared laser technology[J].Chinese Optics, 2013, 6(4): 501-512. (in Chinese)
    [10] 王镇锐, 张兴斌, 温世喆, 等. 结合TEC的泵驱两相温控系统的空间应用[J]. 宇航学报,2018,39(10):1176-1184.doi:10.3873/j.issn.1000-1328.2018.10.014

    WANG ZH R, ZHANG X B, WEN SH ZH,et al. Space applications of pumped two-phase temperature control system combined with TEC[J].Journal of Astronautics, 2018, 39(10): 1176-1184. (in Chinese)doi:10.3873/j.issn.1000-1328.2018.10.014
    [11] 张元飞, 樊绍巍, 刘宏, 等. 面向高温的NTC温度检测系统设计优化及标定[J]. 哈尔滨工业大学学报,2018,50(1):18-23.doi:10.11918/j.issn.0367-6234.201612038

    ZHANG Y F, FAN SH W, LIU H,et al. Optimal design and calibration of NTC thermistor based temperature measurement system for high temperature application[J].Journal of Harbin Institute of Technology, 2018, 50(1): 18-23. (in Chinese)doi:10.11918/j.issn.0367-6234.201612038
  • 加载中
图(6)/ 表(1)
计量
  • 文章访问数:487
  • HTML全文浏览量:225
  • PDF下载量:166
  • 被引次数:0
出版历程
  • 收稿日期:2022-07-18
  • 修回日期:2022-08-02
  • 网络出版日期:2022-08-12

目录

    /

      返回文章
      返回
        Baidu
        map