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VCSEL激光器特性仿真的数学建模
1
作者 周琳 李中林 《激光杂志》 北大核心 2019年第3期163-167,共5页
VCSEL激光器特性仿真的数学建模对光领域的发展具有重要意义。传统方法主要对VCSEL激光器的结构进行分析,忽略了特性,存在仿真数学建模准确性差的问题,为此提出了基于VCSEL激光器特性仿真的数学建模方法。利用注入速率和复合速率构建激... VCSEL激光器特性仿真的数学建模对光领域的发展具有重要意义。传统方法主要对VCSEL激光器的结构进行分析,忽略了特性,存在仿真数学建模准确性差的问题,为此提出了基于VCSEL激光器特性仿真的数学建模方法。利用注入速率和复合速率构建激光器有源区载子流的速率方程,得到载子流比率,根据激光器的自发和非辐射复合速率等条件对VCSEL激光器的复合速率进行分析,描述激光器光子自然衰减的过程,利用光增益系数计算激光器光子浓度的速率方程,将两个方程相结合可以得到VCSEL激光器的速率方程,然后对VCSEL激光器的阈值条件进行分析,利用VCSEL激光器的外部驱动电流对其光功率进行分析,并根据温度计算激光器热偏置电流的变化函数,得到VCSEL激光器的瞬时功率,分析激光器的信号响应,最终实现VCSEL激光器特性仿真的数学建模。实验结果表明,本文方法得到的激光器光束质量较好、所输出的光功率较大,并且激光器建模的准确性较好。 展开更多
关键词 VCSEL激光器 特性 仿真 数学建模
高稳定激光原子磁力仪恒流源电路设计 预览
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作者 陈立杰 黄光明 杨国卿 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1007-1013,共7页
针对用于原子磁力仪的895 nm VCSEL激光器,提出了一种电路结构简单,高稳定性的压控恒流源电路。此电路使用了一种巧妙的精密恒流源电路与一种常见的压控微电流源电路相并联,在保证高稳定性和一定精度的基础上,实现了低成本、小体积和低... 针对用于原子磁力仪的895 nm VCSEL激光器,提出了一种电路结构简单,高稳定性的压控恒流源电路。此电路使用了一种巧妙的精密恒流源电路与一种常见的压控微电流源电路相并联,在保证高稳定性和一定精度的基础上,实现了低成本、小体积和低功耗。通过实验检测表明,恒流源的稳定性优于10-6 A(最大波动0.35μA),电流步进连续可调,电路面积为4.5 cm×4.5 cm,最大功耗为468 mW,能够很好地满足小型激光泵浦的原子磁力仪对激光器的控制要求。 展开更多
关键词 高稳定性 VCSEL激光器 恒流源 磁力仪
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原子磁力仪温控电路的优化设计及评估方法
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作者 毛惊涛 黄光明 《激光杂志》 北大核心 2019年第9期24-28,共5页
针对原子磁力仪中垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)的波长易受环境因素(温度)影响的问题设计了一套温度控制系统。其具有控制精度高、响应快速、集成度高等优点,并通过电子学和光学两种方案的对比实... 针对原子磁力仪中垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)的波长易受环境因素(温度)影响的问题设计了一套温度控制系统。其具有控制精度高、响应快速、集成度高等优点,并通过电子学和光学两种方案的对比实验对该系统的可靠性进行了实验评估。该系统由电源控制电路和芯片控制电路两部分组成,通过对VCSEL激光器自带的半导体制冷片(TEC)的工作电流进行控制,实现对激光器工作温度的精确控制,从而稳定激光器的波长,使磁力仪正常工作。通过光学和电子学对比试验表明,长时间温度漂移低于0. 003℃,长时间VCSEL波长变化量小于0. 14 pm,温度步进连续可调,能够满足原子激光磁力仪对激光的控制要求。 展开更多
关键词 激光技术 原子磁力仪 温控系统 VCSEL激光器 高控制精度
VCSEL激光机仿真模型研究 预览
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作者 刘辉 陈辉 +1 位作者 钱金良 项晓鸣 《湖北工业大学学报》 2018年第5期32-34,38共4页
为了更准确地表示VCSEL激光机的仿真模型,介绍常规建模方法,对实测数据的U-l进行拟合得出的函数关系联立其他经验公式建立激光器的数学模型,分析此种模型在L-I曲线斜率、阈值电流和输入电压这三方面的理想化处理对实际仿真模型的影... 为了更准确地表示VCSEL激光机的仿真模型,介绍常规建模方法,对实测数据的U-l进行拟合得出的函数关系联立其他经验公式建立激光器的数学模型,分析此种模型在L-I曲线斜率、阈值电流和输入电压这三方面的理想化处理对实际仿真模型的影响,并对这三方面建立新的U—IT模型从而得到激光器的数学模型。研究表明:使用新的模型与常规方法得到的模型相比,新模型与实测数据的吻合度更好,有助于提升激光器正常工作时的温度范围。 展开更多
关键词 VCSEL激光器 光纤通信 L-I经验公式
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面向下一代光通信的VCSEL激光器仿真模型
5
作者 刘响 张国威 +1 位作者 吴浩然 沈斐 《数学的实践与认识》 北大核心 2018年第15期107-117,共11页
通过建立仿真模型研究了VCSEL激光器的输出光功率以及小信号频率响应特性,并提出了VCSEL激光器L—I经验模型参数求解方法和小信号带宽模型的三种改进改进方案,提高了模型的预测精度和对不同环境温度的泛化能力.再次,推导得出了激光... 通过建立仿真模型研究了VCSEL激光器的输出光功率以及小信号频率响应特性,并提出了VCSEL激光器L—I经验模型参数求解方法和小信号带宽模型的三种改进改进方案,提高了模型的预测精度和对不同环境温度的泛化能力.再次,推导得出了激光器的小信号频率响应的显式表达结果,并从理论和仿真角度分析了参数对小信号带宽和平坦性的影响,提出了拓展小信号带宽和改善平坦性的参数设计方案.最后,提出了一种形式更为简单,计算复杂度更低的小信号带宽二次模型. 展开更多
关键词 VCSEL激光器 L—I模型 最大似然估计 小信号响应模型 带宽二次模型
面向下一代光通信的VCSEL激光器仿真模型
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作者 吕蕾 陈豪 +2 位作者 齐美玲 王健 刘尉悦 《数学的实践与认识》 北大核心 2018年第15期118-127,共10页
主要通过研究VCSEL激光器相关温度效应、电光转换机理及频率响应特性,在其相关理论和经验公式基础上,通过非线性最小二乘法来确定模型最终参数,得到激光器相应物理特性高精度数学模型.1)模型仿真结果与测量值二范数误差小于0.012... 主要通过研究VCSEL激光器相关温度效应、电光转换机理及频率响应特性,在其相关理论和经验公式基础上,通过非线性最小二乘法来确定模型最终参数,得到激光器相应物理特性高精度数学模型.1)模型仿真结果与测量值二范数误差小于0.012.在模型改进的处理上,引入一种输入电压u与输入电流J以及温度T的典型约束关系2)使得原模型有较大精度改进.对于小信号响应模型,将三个误差以0.3、0.3和0.4的权重结合起来作为目标函数,以得到所要求的参数估计值.同时,在相关数学模型基础上,通过数值仿真找出影响激光器光电转换与频率响应特性的主要因素. 展开更多
关键词 VCSEL激光器 L—I模型 小信号响应模型 非线性参数估计
面向下一代光通信的VCSEL激光器仿真模型 预览
7
作者 李锐 王利平 +2 位作者 彭芳威 杨浩宇 芦纯静 《经济数学》 2018年第1期86-90,共5页
根据L—I经验公式得到参数待定的L—I模型,并利用遗传算法搜索最优参数得到参数模型,对结果进行拟合优度检验,求出误差.在该模型基础上对环境温度进行修正并且考虑电流瞬时变化的影响,建立微分方程模型,采用Ode23求解,并利用遗... 根据L—I经验公式得到参数待定的L—I模型,并利用遗传算法搜索最优参数得到参数模型,对结果进行拟合优度检验,求出误差.在该模型基础上对环境温度进行修正并且考虑电流瞬时变化的影响,建立微分方程模型,采用Ode23求解,并利用遗传算法搜索最优参数得到参数,对结果进行拟合优度检验,得出了该激光器不同温度下的L—I特性曲线和激光器小信号幅频响应.同时根据速率方程推导出了带宽响应的数学模型,对参数归一化后,利用遗传算法搜索最优参数得到参数. 展开更多
关键词 VCSEL激光器 参数优化 遗传算法 小信号响应 归一化
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用于CO2气体检测的VCSEL激光器温控系统设计
8
作者 范兴龙 王彪 +3 位作者 许玥 张国军 鹿洪飞 李奥奇 《激光杂志》 北大核心 2018年第11期18-21,共4页
CO2气体是造成温室效应的主要因素,使用TDLAS检测技术是检测CO2气体浓度的一种测量精度出色、稳定性高的方法。针对TDLAS型的CO2气体检测系统,研制了一种1581 nm波长VCSEL激光器的温控系统。系统采用LPC54102作为主控芯片,主控器实时地... CO2气体是造成温室效应的主要因素,使用TDLAS检测技术是检测CO2气体浓度的一种测量精度出色、稳定性高的方法。针对TDLAS型的CO2气体检测系统,研制了一种1581 nm波长VCSEL激光器的温控系统。系统采用LPC54102作为主控芯片,主控器实时地读取温度采集电路采集到的温度值,与温度设定值进行比较,偏差信号经过数字PID算法计算后得到新的控制值输出,经过TEC驱动电路控制热电制冷器,实现对VCSEL激光器的精确控温。经过测试验证,温度控制系统能够快速、精确、稳定地控制温度,响应时间小于40 s且控温精度达到±0.01℃。所设计的温控系统不仅可以运用于CO2气体检测系统中,也可以应用于其他气体检测系统的温控设计。 展开更多
关键词 TDLAS CO2 温度控制 VCSEL激光器 LPC54102
下一代激光二极管的发展动向
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作者 何红 何世清 《激光与光电子学进展》 CSCD 1997年第12期 21-22,共2页
关键词 激光二极管 半导体激光器 VCSEL激光器
高精度垂直腔面发射激光器自动温控系统设计 预览
10
作者 张毅博 吴红芳 姚腾飞 《电子技术与软件工程》 2018年第5期96-96,共1页
依附于半导体致冷器的温控原理,分析了以半导体致冷器ADN8831为基础的温控系统电路设计,在此基础上匹配于实际,对垂直腔面发射激光器在温控环境中的工作情况与温控水平予以测试。结果显示:垂直腔面发射激光器在温控环境中工作状态平稳... 依附于半导体致冷器的温控原理,分析了以半导体致冷器ADN8831为基础的温控系统电路设计,在此基础上匹配于实际,对垂直腔面发射激光器在温控环境中的工作情况与温控水平予以测试。结果显示:垂直腔面发射激光器在温控环境中工作状态平稳,且性能不受影响;而我们研发的自动温控系统具有一定的控制精度,超过0.01摄氏度,同时有较快的响应速率,适用于垂直腔面发射激光器的温控要求。 展开更多
关键词 高精度 VCSEL激光器 自动温控系统 研发
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激光多普勒自混频技术的研究 预览 被引量:1
11
作者 姚臣益 《中国新通信》 2015年第10期113-113,共1页
结合自混合干涉原理和多普勒测速原理,将多普勒频移现象引入激光二极管。当来自被照射的物体表面的反射或散射光反馈回激光器时,把光强调制成为多普勒的频移信号。安装在激光器尾部的光电二极管,检测光学反馈生成的频移信号确定物体的... 结合自混合干涉原理和多普勒测速原理,将多普勒频移现象引入激光二极管。当来自被照射的物体表面的反射或散射光反馈回激光器时,把光强调制成为多普勒的频移信号。安装在激光器尾部的光电二极管,检测光学反馈生成的频移信号确定物体的状态。设计了VCSEL激光器自混合多普勒测速实验系统,对推导出的VCSEL激光器自混合多普勒测速理论进行了初步的验证。 展开更多
关键词 激光多普勒效应 激光自混合干涉 VCSEL激光器 振动测量
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用氧植人约束的室温连续波运转1.3μm单结合VCSEL激光器 预览
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《长春光学精密机械学院学报:科技信息版》 1998年第1期 20,共1页
关键词 氧植入约束 VCSEL激光器 阈值 电介质
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TDLAS氨气检测系统VCSEL激光器驱动电路设计 被引量:1
13
作者 鹿洪飞 王彪 +3 位作者 范兴龙 张国军 李奥奇 许现 《激光杂志》 北大核心 2019年第1期22-25,共4页
中文标题:TDLAS氨气检测系统VCSEL激光器驱动电路设计 采用STM32F407为主控芯片,设计了一款应用于NH3气体TDLAS检测系统的VCSEL激光器驱动电路。该驱动电路通过驱动DAC8560和AD9852产生的低频锯齿波扫描信号及高频正弦波信号,两路信号... 中文标题:TDLAS氨气检测系统VCSEL激光器驱动电路设计 采用STM32F407为主控芯片,设计了一款应用于NH3气体TDLAS检测系统的VCSEL激光器驱动电路。该驱动电路通过驱动DAC8560和AD9852产生的低频锯齿波扫描信号及高频正弦波信号,两路信号的频率最大误差分别为0. 29%、0. 18%。该电路通过OP77进行信号叠加,经LT1001电压-电流转换电路进行电压信号到电流信号的高精度转换,实际转换误差小于0. 3%,该电流信号可实现对VCSEL激光器的驱动,电路整体误差小于0. 3%。此外,主控芯片可通过程序进行参数更改及波形控制,该驱动电路还可以推广到其他气体检测应用。 展开更多
关键词 TDLAS VCSEL激光器驱动电路 NH3气体检测 STM32F407
面向下一代光通信的VCSEL激光器仿真模型
14
作者 刘佳丽 王利平 《数学的实践与认识》 北大核心 2018年第15期98-106,共9页
研究光纤通信传输系统中VCSEL激光器仿真问题,建立能准确反映VC—SEL激光器特性的数学模型,确定模型参数并对L—I和S21两种特性曲线进行仿真分析.对于L—I曲线仿真,考虑到VCSEL的L—I模型存在对转换效率、经验热偏置电流及温度的近... 研究光纤通信传输系统中VCSEL激光器仿真问题,建立能准确反映VC—SEL激光器特性的数学模型,确定模型参数并对L—I和S21两种特性曲线进行仿真分析.对于L—I曲线仿真,考虑到VCSEL的L—I模型存在对转换效率、经验热偏置电流及温度的近似处理误差,结合速率方程对L—I模型进行改进,以驱动电流、输出光功率的计算值与实测值的残差平方和最小为目标函数,建立双目标优化模型,运用遗传算法求解出改进后的L—I模型的参数方程.对于S21曲线仿真,在改进后L—I模型的基础上,将小信号加载到VCSEL,得到小信号输出频率的幅值响应.然后以驱动电流、光功率、小信号幅值响应的计算值与实测值的残差平方和最小为目标函数,建立多目标优化模型.运用遗传算法求解出带宽模型的最优参数,并仿真出不同温度和不同偏置电流下的带宽响应曲线,其中,20℃下7.5mA的仿真曲线与实测数对比的绝对误差和为25.36dB. 展开更多
关键词 VCSEL激光器仿真 速率方程 遗传算法 等效电路模型 多目标最优化
浅析高精度VCSEL红外激光器自动温控系统设计 预览 被引量:2
15
作者 万金平 黄鸿 《科技视界》 2017年第28期200-201,共2页
依附于半导体致冷器的温控原理,分析了以半导体致冷器ADN8831为基础的温控系统电路设计,在此基础上匹配于实际,对垂直腔表面发射型红外激光器在温控环境中的工作情况与温控水平予以测试。结果显示:垂直腔表面发射型红外红外激光器在温... 依附于半导体致冷器的温控原理,分析了以半导体致冷器ADN8831为基础的温控系统电路设计,在此基础上匹配于实际,对垂直腔表面发射型红外激光器在温控环境中的工作情况与温控水平予以测试。结果显示:垂直腔表面发射型红外红外激光器在温控环境中工作状态平稳,且性能不受影响;而我们研发的自动温控系统具有一定的控制精度,超过0.01摄氏度,同时有较快的响应速率,适用于垂直腔表面发射型红外激光器的温控要求。 展开更多
关键词 高精度 VCSEL红外激光器 自动温控系统 研发
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