[发明专利]一种脉冲激光种子源的温控系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种脉冲激光种子源的温控系统及其控制方法，包括为整个装置提供电源的供电模块、模糊PID控制器和激光二极管；所述模糊PID控制器包括模糊控制器和PID控制器；本发明通过采用模糊算法与PID控制相结合的温控系统实现了一种经济、有效而且稳定的脉冲激光种子源温控方法，因此能够在较低的功耗下实现脉冲激光种子源的温度变化控制，从而确保脉冲激光种子源功率稳定输出，本发明温度控制精度高，而且效率大大提高，并且控制系统能够实现数据通信、数据处理及系统控制等处理功能，具有自动化程度高，速度快、测量效率高，误差小，操作方便等优点。

技术领域

本发明涉及温度控制技术领域，尤其涉及一种脉冲激光种子源的温控系统及其控制方法。

背景技术

随着信息技术的迅速发展，半导体激光器已经广泛地应用于光纤通信、光纤传感和激光雷达等领域，具有广阔的应用前景；而，温度是影响激光器性能指标的主要因素之一，当激光器的温度升高，其输出波长逐渐向长波长方向漂移，同时，温度控制的精度也影响着激光器的线宽和功率，因此，必需对半导体激光器采用合适的温度控制技术，从而保证半导体激光器或系统能够正常工作。

申请号为200710045711.0的发明专利，利用电桥驱动芯片设计了热电制冷器的驱动电路，实现了半导体激光器的温度控制；申请号为201410480407.9的专利申请，采用惠斯通电桥和运算放大器设计的温度检测放大电路，实现半导体激光器温度的控制，但是，这些发明的温度采集电路采用的是模拟电路，因此温度采集电路相对比较复杂，主要是由于温度采集电路利用的是电桥电路造成的，同时没有高精度的算法进行控制，使得在控温过程中会出现温度波动现象，造成激光器温度变化，导致激光器输出的波长、线宽和功率都将出现波动现象，为其后续的系统造成一定的影响。

PID控制是最早发展起来的应用经典控制理论的温度控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制；然而PID控制往往需要在了解受控系统的函数特性才能得到有效的控制，对于那些很复杂，非线性的系统它需要花太多时间进行拟合。

而近年来日益流行的模糊控制，其作为其中一种最广泛应用的智能温度控制技术，具有鲁棒性好，不需要知道控制目标和对象的精确数学模型，适于具有大滞后和非线性时变系统等优点，但容易因控制规则的粗糙而引起稳态误差；所以，对于半导体脉冲激光种子源温度采用单纯的模糊控制方法也很难达到满意的结果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种脉冲激光种子源的温控系统及其控制方法，通过采用模糊运算与PID控制相结合的温控系统实现了一种经济、有效而且稳定的脉冲激光种子源温控方案，能够在较低的功耗下实现快速的温度变化控制；采用温度传感器反馈温度信号，利用模糊运算来实现在线推理，实现对脉冲激光种子源温度的快速、精确控制，温控系统的响应速度快，提高了温控系统的稳定性。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种脉冲激光种子源的温控系统，包括为整个装置提供电源的供电模块、模糊PID控制器和激光二极管；所述模糊PID控制器包括模糊控制器和PID控制器，所述模糊PID控制器上连接有键盘、显示模块和温度传感器，所述模糊PID控制器与TEC驱动电路一端连接，TEC驱动电路另一端连接TEC温度控制芯片，TEC温度控制芯片利用硅胶粘贴在导热板的一面，导热板的另一面用硅胶粘贴激光二极管，温度传感器系统中的传感器紧密连接导热板。

优选的，所述模糊控制器包括模糊化接口、规则库、数据库、推理机和解模糊接口。

优选的，所述模糊PID控制器根据温度传感器测得的激光二极管的温度信息参数与相应的预设参数比较计算得出偏差e和偏差变化率ec，并由模糊控制器进行模糊化、建立数据库和规则库、模糊推理和去模糊化处理，得到PID控制参数的修正值，再由PID控制器控制各执行设备。

优选的，所述模糊PID控制器还与报警系统连接。