在無自旋交換弛豫(Spin-Exchange Relaxation-Free,SERF)原子磁強計中,半導體激光器被用于極化堿金屬原子和檢測原子極化率,激光器出射光穩定與否直接關系到SERF原子磁強計的靈敏度,為了保證半導體激光器穩定工作,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/降噪電路+上位機"的方式構建了一套半導體激光器驅動系統,實現了半導體激光器高穩定性的溫度和電流控制,溫度穩定性優于±5. 0 m K,電流穩定性優于±2. 1μA,同時相比較商用的控制器,體積大幅度縮小,促進了SERF原子磁強計的小型集成化。

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【部分圖文】：

圖1典型半導體激光器P-I曲線圖

當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輻射引起。由于原子自發輻射都是獨立進行的，因而所發出光子的頻率、初相位、偏振態、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。當注入電流大于閾值電流Ith時，產生受激輻射，半導....

圖2半導體激光器驅動系統結構框圖

對于電流控制，由流控上位機向電壓輸出板卡發送指令，從而產生控制電壓信號，電壓信號通過壓控電流調節接口傳輸至MLD203CHB，使其輸出設定電流，電流經過保護電路之后輸出至半導體激光器。接下來對各個模塊做詳細介紹。3.1溫度控制模塊

圖3MTD415T溫控模塊結構框圖

MTD415T是Thorlabs公司生產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，以人工設定的PID作為計算參數，以TEC為溫度執行元件，能實現5℃～45℃區間內的高穩定性溫度控制。MTD415T結構框圖如圖3所示，需要供電4.5V～5.5V，通過內部電....

圖4MLD203CH電流控制模塊結構框圖

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

本文編號：4002473