基于LabVIEW环境的激光功率与波长调谐研究【文献综述】.doc

毕业设计文献综述 电子信息科学与技术 基于LabVIEW环境的激光功率与波长调谐研究 摘 要：LabVIEW是不同于传统编程语言的使用图形符号来编写程序的编程环境，结合了图形化编程方式的高性能与灵活性，以及为测试测量与自动化控制应用设计的高性能模块及其配置功能，能够为数据采集、仪器控制、测量分析与数据显示等各种应用提供必要的开发工具。本文介绍在LabVIEW环境下对半导体激光器的功率和波长调谐研究现状及发展趋势，并介绍了LabVIEW界面与控制器的串口交互通信、MSP430F149控制程序、半导体激光器功率与波长的测量的各种方法。 关键字：LabVIEW；串口通信；半导体激光器； 1、背景 1.1半导体激光器的发展与应用 1970年美国贝尔实验室研制成功在可以在室温下连续工作的半导体激光器（laser diode），为光通信提供了实用化光源。目前，半导体激光器在通信、医疗、工业、国防军事等众多领域得到非常广泛的应用。在通信上，对于半导体激光器来说，光纤通信是当前主要的应用领域，未来的发展更是一个广阔的领域。其主要原因是相对与传统的电通信具有一下优点:通带宽，容量大，可实现波分密集复用（DVDM），传输损耗小，可靠性高，可实现远距离通信[2]。在医疗领域，激光医疗作为激光应用的一个重要领域，发展非常迅速，逐步走向成熟。半导体激光器因其具有体积小、重量轻、寿命长、功耗低、波长覆盖范围广等特点，特别适用于医疗设备的制造。在工业上，电气传感器一直作为测量物理与机械现象的标准设备发挥着它的作用。尽管它们在测试测量中无处不在，但作为电气化的设备，他们有着与生俱来的缺陷，例如信号传输过程中的损耗，容易受电磁噪声的干扰等等。用半导体激光器产生的光束代替电流，用标准光纤代替铜线作为传输介质，光纤传感器就是针对这些应用挑战相当好的解决方法。在国防军事上，信息战将是未来高技术战争的战略至高点，激光技术是获取和传输信息的重要手段，正面临着前所未有的挑战和机遇，目前军事方面的应用有激光雷达、激光模拟武器、激光警戒、激光制导跟踪等等。 1.2半导体激光器功率和波长 半导体激光器的功率和波长是其工作特性的两个非常重要参数，对半导体激光器功率和波长的调谐研究十分必要。半导体激光器的输出功率与注入电流在理想情况下有,其中为曲线的斜率，为是半导体激光器LD的阈值电流。半导体激光器的阈值电流对温度敏感，可以表示为，其中是常数，是器件的特征温度，取决于器件的结构和所用材料。文献[4]由于介质的折射率与温度有关，半导体激光器的发射波长与温度也有联系。理论分析和实验表明，半导体激光器的工作电流发生变化时,激光器不仅输出光强发生变化,峰值（中心）波长也随着工作电流的增加向长波方向移动。所以半导体激光器的输出波长可以表示为温度和输入电流的函数。 1.3半导体激光器发展动向和趋势 半导体激光器在红光和1.5um 波段范围以内的技术已十分成熟，大量的商品器件在军、民两用的广大市场上受到欢迎。半导体激光器占有整个激光器市场的最大份额，并广泛应用于各个领域。为了满足下世纪对更高性髓光源需要，它正朝向宽带宽 大功率 短波长以及中远红外波长发展。量子点激光器作为新一代高性髓器件，正在大力开发当中。 2、基于LabVIEW半导体激光器的功率和波长调谐 2.1系统整体框图 图1 系统整体框图 2.2 LabVIEW用户界面 LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一种图形化的编程语言的开发环境。 LabVIEW是美国NI 公司推出的一种通用虚拟仪器开发软件，它包含了丰富的功能函数库和完备的总线设备驱动程序[1]。LabVIEW的最大特点是其基于图形 (Graphics)的编程方式：LabVIEW采用了框图而非传统的文本方式的编程方法。这种编程方式强调信号处理的实际过程，编程简单，调试方便。LabVIEW虚拟仪器软件是当今世界最流行的一种仪器构成和检测控制方案，目前国内外大量先进的测控系统都采用其作为开发平台。用LabVIEW虚拟仪器软件开发实际的测控系统时，经常会遇到这样的情况：测试量庞大，另外还要进行数据分析处理、报表的生成打印等任务。面对如此繁多的任务，无法用一个用户界面（又称为人机界面）来实现，这时可将一个完整的测试系统按完成的具体任务不同分成几个功能模块，每个功能模块分别设计成为不同的子程序（在LabVIEW中称作子VI），并且每个子程序都有自己的用户界面。在测控系统的应用程序中首先提供一个友好的用户界面，在此界面上把上述各功能模块组织起来供用户调用，利用菜单来驱动测控系统的各功能模块，以完成不同的测试任务。这种调用关系，反映到用户界面上，表现为菜单的功能。菜单形式的用户界面设计