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基于AD7896的激光器出射功率测量与控制设计

2011-09-15 10:16
默菲
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0 引 言

  现代数码激光彩色冲印系统是将存储在计算机中含有光电信号的图像信息转换成激光束控制信号,分别控制R,G,B三支半导体激光器发出不同强度的激光束,再会聚成各种色彩对感光相纸进行逐行扫描而成像。虽然半导体激光器所发出的激光具有单色性好,方向性好,发射角小,输出功率大,工作稳定,寿命长,使用方便等众多优点;但激光作为现代数码彩色冲印系统中感光相纸的光源,每一支半导体激光器都会受周围温度变化和本身寿命等的影响,这种影响会直接反映到所冲印彩色照片的色彩层次、轮廓、清晰度、鲜艳度等。为了有效防止半导体激光器出射光功率的变化对冲印照片造成的色彩失真,提高冲印照片的色彩纯真度,通过自动测量并自动控制R,G,B三支半导体激光器的出射功率,可以保证系统冲印彩色照片的质量,同时可大大减少系统设备的维护维修时间,提高服务能力和经济效益。

1 系统原理

1.1 半导体激光器结构原理

  半导体激光器的电气符号及其结构如图1所示。它由激光发射部分LD和激光接收部分PD构成。LD和PD封装在一个管壳中,共用一个公共端点,并与管子的金属外壳相连。激光驱动电压分别经过一个电阻接入激光器第1脚和第3脚,可控制LD的工作电流和PD受光后的转换电流。由LD发出的激光强度暂且称作发射功率。

1.2 半导体激光器功率测量与控制原理

     半导体激光器是一种热功率器件,在连续工作情况下结区温度升高较快,阈值电流也相应发生变化。当温度升高时,激光器发射功率随之下降,发射出的激光会聚后,色彩信息与存储文件包含的色彩信息偏差较大,因此有必要进行出射光补偿。补偿方法是在激光器前面加装一个可通过步进电机调整的偏振镜,调整偏振镜的角度,以改变出射光强度(出射功率),在激光器温度变化较小的范围内(另有半导体制冷装置调节)适当地加大发射功率,可通过偏振镜调整输出与存储文件中相对应的光强度信息,从而保证输出激光对相纸扫描曝光的失真。

1.3 测量控制系统框图

     测量控制系统中的主要硬件电路由微处理器AT89C52、光电探测器(每支激光器发射口和出射口各1个)、放大电路、12位ADC转换电路、步进电机控制模块等组成,其基本框图如图2所示。

     驱动电路提供半导体激光器所需要的工作电流;光电探测器测量激光发射功率和出射功率的变化;放大电路对所采集的微弱电压变化信号进行放大,以适合ADC转换;微处理器AT89C52接收到ADC转换后的数字信息,再通过软件与设定值比较,发出PWM脉冲控制信号,驱动步进电机动作,以改变激光器出射处偏振镜的偏转角度,调整半导体激光器的出射功率达到稳定。
 

 

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