Instrukcja obsługi

Instrukcja obsługi
sterownika diody laserowej
listopad 2004
Sterownik diody laserowej składa się z czterech bloków funkcjonalnych zawartych w jednej
kasecie:
• LASER CONTROLLER
• TEMPERATURE
• CURRENT
• SCAN
oraz zasilacza sieciowego umieszczonego z tyłu kasety. Przewidziane jest również miejsce na
blok SERVO do stabilizacji częstości lasera do zewnętrznego wzorca.
Wygląd całości przedstawiony jest na rys. 1. poniżej.
SCAN
SCAN
CURRENT
ON
TEMPERATURE
ON
ON
AMPLITUDE
ON
ON
ON
OFF
OFF
OFF
Sym
Asym
OFFSET
MODUL.
CURRENT
P
ON
I laser
I PD
TEMPERATURE
I
Ext
Off
Int
Scan
Off
Lock
LASER CONTROLLER
Ra Err
Rs
T
+15V
FREQ
5
3
PZT Out
MODUL In
TRIG Out
PD Out
GND
-15V
ERROR Out
7
1
9
Rys. 1. Wygląd kasety sterownika lasera diodowego.
Zasilacz kasety wytwarza stabilne napięcia +/−15V do zasilania elektroniki, +7V/2,5A do
zasilania modułu Peltiera, 6,9Vdo ładowania akumulatora, z którego pobierany jest prąd
diody laserowej, oraz +/−30V do przestrajania piezoceramiki. Dodatkowo wytwarzane są
napięcia +5V (o pływającym potencjale) do zasilania woltomierzy i polaryzacji fotodiody
laserowej.
Blok LASER CONTROLLER:
zawiera wyłącznik zasilania całej kasety, część układu zasilania wraz z wyjściem
dodatkowego zasilania +/− 15V oraz dwa wyświetlacze.
Wyświetlacz górny, w zależności od ustawienia przełącznika I laser/I PD, pokazuje prąd
lasera lub wskazanie fotodiody zintegrowanej z diodą laserową.
Wyświetlacz dolny może pokazywać cztery różne wielkości, w zależności od ustawienia
przełącznika umieszczonego obok wyświetlacza:
• Rs — zadane napięcie na termistorze,
• Ra — rzeczywiste napięcie na termistorze,
• Err — różnica między wartością rzeczywistą a nastawą napięcia na termistorze,
• T — temperatura bloku diody laserowej odczytana z czujnika LM35 mierzona w
stopniach Celsjusza.
Blok TEMPERATURE:
System stabilizacji temperatury oparty jest na hybrydowym układzie WTC3243 firmy
Wavelength Electronics. Układ ten zawiera źródło prądowe do zasilania elementu
peltierowskiego oraz analogowy układ sprzężenia zwrotnego z pętlą typu PI. Układ zapewnia
precyzyjną regulację i stabilizację temperatury z wykorzystaniem termistora 10kOhm jako
czujnika temperatury.
Elementy na płycie czołowej:
Wyłącznik ON/OFF załącza prąd do modułu Peltiera,
Uwaga: zasilanie całego bloku jest włączane przez wyłącznik główny w bloku LASER
CONTROLLER.
Dioda świecąca ON zapala się w momencie włączenia prądu do modułu Peltiera.
Potencjometr 10−obrotowy TEMPERATURE służy do nastawy temperatury diody laserowej
(dokładnie: ustawienia zadanego napięcia na termistorze).
Helitrimy P oraz I służą do ustawienia stałej proporcjonalności układu sprzężenia zwrotnego i
stałej czasowej układu całkowania.
Gniazdo BNC ERROR Out służy do monitorowania odchyłki rzeczywistego napięcia na
termistorze od wartości zadanej. Sygnał ten jest wykorzystywany np. przy strojeniu układu
sprzężenia zwrotnego czyli przy ustawianiu stałych P i I.
Gniazdo 9−stykowe typu D−Sub służy do podłączenia kabla temperaturowego do lasera
diodowego. Rozkład połączeń przedstawiony jest na rys. 2.
Gniazdo temperaturowe
1
6
+15V
LM35
GND
Termistor
Termistor
TEC-
5
9
TEC+
Rys. 2. Schemat połączeń gniazda temperaturowego.
Blok CURRENT:
Układ sterowania prądu diody laserowej wykorzystuje hybrydowy układ WLD3343 firmy
Wavelength Electronics. Układ ten pozwala na ultra precyzyjne stabilizowanie prądu diody.
Elementy na płycie czołowej:
Wyłącznik ON/OFF załącza prąd do diody laserowej,
Uwaga: zasilanie całego bloku jest włączane przez wyłącznik główny w bloku LASER
CONTROLLER.
Dioda świecąca ON zapala się w momencie włączenia prądu diody.
Potencjometr 10−obrotowy CURRENT służy do nastawy prądu diody laserowej.
Przełącznik MODUL Ext/Off/Int wybiera źródło modulacji prądu diody laserowej: w pozycji
Off prąd diody nie jest modulowany, w pozycji Ext prąd diody jest modulowany sygnałem
podawanym na gniazdo MODUL In, a w pozycji Int jest modulowany sygnałem
przychodzącym z bloku SCAN, co pozwala na przestrajanie prądu diody synchronicznie z
przestrajaniem zewnętrznego rezonatora optycznego.
Gniazdo BNC MODUL In służy do podłączenia zewnętrznego napięcia sterującego prądem
diody laserowej. Napięcie to dodaje się do napięcia ustawionego na potencjometrze
CURRENT. Napięcie sterujące w zakresie 0–2V daje przestrojenie prądu w zakresie
0−200mA.
Gniazdo BNC PD Out służy do monitorowania sygnału fotodiody zintegrowanej z diodą
laserową.
Gniazdo 9−stykowe typu D−Sub służy do podłączenia kabla prądowego do lasera diodowego.
Rozkład połączeń przedstawiony jest na rys. 3.
Gniazdo prądowe
1
5
6
9
LDC
LDA
PDC
GND
PDA
VDD
Rys. 3. Schemat połączeń gniazda prądowego.
Blok SCAN
Układ przestrajania częstości lasera diodowego składa się z dwóch podsystemów:
• generatora przebiegów piłokształtnych
• wzmacniaczy sterujących napięciem piezoceramiki i przestrajaniem prądu diody
laserowej.
Elementy na płycie czołowej:
Wyłącznik ON/OFF załącza zasilanie +/−30V służące do generowania napięcia na
piezoceramice.
Uwaga: zasilanie całego bloku jest włączane przez wyłącznik główny w bloku LASER
CONTROLLER.
Dioda świecąca ON zapala się w momencie włączenia zasilania +/−30V.
Przełącznik FREQUENCY ustala częstotliwość generatora
Poz. Częstość [Hz]
1
0,32
2
1,1
3
3
4
10
5
33,3
6
100
7
335
8
1k
9
3,05k
10
9,6k
Okres [s]
3,1
0,91
0,33
0,1
30m
10m
2,9m
1m
0,328m
0,104m
Przełącznik Sym/Asym przełącza pomiędzy symetrycznym przebiegiem trójkątnym a
asymetrycznym przebiegiem piłokształtnym o czasach narastania i opadania w stosunku 10:1.
Potencjometr AMPLITUDE ustala wielkość sygnału modulacji.
Przełącznik Scan/Off/Lock wybiera źródło sygnału sterowania. W pozycji Off napięcie na
piezoceramice i prąd diody nie są modulowane, w pozycji Scan napięcie na piezoceramice i
prąd diody są modulowane sygnałem z generatora, a w pozycji Lock napięcie na
piezoceramice jest ustalane sygnałem przychodzącym z bloku SERVO, co pozwala na
stabilizowanie częstości generacji lasera do zewnętrznego wzorca.
Potencjometr OFFSET ustala wielkość stałej składowej napięcia na piezoceramice, a więc
przesunięcie centralnej pozycji modulacji generowanej przez blok SCAN.
Gniazdo BNC PZT Out służy do podłączenia generowanego sygnału do piezoceramikli w
rezonatorze lasera.
Gniazdo BNC TRIG Out daje sygnał prostokątny do synchronizacji np. oscyloskopu przy
obserwacji sygnału w funkcji przestrajanej częstości lasera.
Helitrim na płycie czołowej umieszczony pomiędzy potencjometrami AMPLITUDE i
OFFSET pozwala na ustalenie stosunku sygnału podawanego na piezoceramikę i na
przestrajanie prądu diody laserowej, a w ten sposób na zapewnienie synchroniczności
przestrajania zewnętrznego rezonatora (piezo) i samej diody laserowej (prąd).