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激光器技术飞速发展,全固态连续单频绿光激光器以其线宽窄、相干长度长、噪声低等的优良特性,在量子信息、量子光学和冷原子物理等研究领域扮演着越来越重要的角色。随着研究工作的不断深入,人们对激光光源的稳定性、安全性、可操作性也提出了愈来愈高的要求,因此设计研制一个小型化、智能化、能耗低,温度控制精度高、稳定度高的全固态连续单频激光器温度控制系统尤为重要。我们对激光器的温度控制系统进行了数字化改进,采用具有运算速度快、数据处理能力强等性能的微控制芯片为控制核心,结合数字 PID(Proportion、Integration、Differentiation)控制算法及脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制技术,进行了控制系统的设计,主要内容有: 1.结合PID控制原理及数字PID算法,针对激光器温度控制系统中不同的控制对象,从原理上分析了各控制对象所适用的控制算法并进行设计。介绍了采用PWM控制技术驱动热电制冷器(Thermoelectric Cooler,TEC)的功率驱动原理,并详细论证了该驱动方式相比线性功率驱动方式的优势之处:可靠性高、功耗小、散热少、电源效率高。 2.结合PWM控制技术及数字PID算法,完成了基于TMS320F28069微控制器的全固态连续单频激光器的温度控制系统的研制。该控制系统在四个小时内,常温温控(10℃~40℃)的控温稳定度优于±0.005℃,高温温控(80℃~160℃)的控温稳定度优于±0.01℃。利用以上研究成果形成的激光器控制仪样机体积较未采用PWM控制技术的缩小了50％,重量减轻了40%,功耗降低了约41.2%。该样机现已应用于10W连续单频绿光激光器的控制中,激光器输出光功率四个小时内的波动为±0.35%。。