Für die extrem schwache Magnetfeldmessung mit einem hochsensiblen Atom-Magnetometer ist eine präzise und stabile Laser-Temperaturregelung unerlässlich. Eine instabile Laser-Temperatur führt zu Schwankungen und Drift der Laserwellenlänge, wodurch die Empfindlichkeit des Atom-Magnetometers verringert wird. Um die Auswirkungen von Temperaturschwankungen des Lasers auf das Atom-Magnetometer zu reduzieren, wurde in dieser Arbeit ein automatisches Temperaturregelsystem für einen hochpräzisen DBR-Laser basierend auf dem Temperaturregelchip ADN8834 entworfen und realisiert. Zunächst wurde basierend auf ADN8834 und dem hochpräzisen Analog/Digital-Wandler LTC2377 eine Temperatur-Rückkopplungsschaltung entworfen, die erfolgreich die analoge Spannungssignal entsprechend der Temperatur erfasst und in ein digitales Signal für die FPGA-Übertragung umwandelt. Dann wurde im FPGA ein inkrementeller digitaler PID-Algorithmus implementiert, der das Temperatursteuersignal automatisch berechnet. Schließlich wurde eine Digital-Analog-Wandlerschaltung entworfen, die das Temperatursteuersignal in ein Analogsignal umwandelt und an die ADN8834 übergibt, die ein Heiz- oder Kühlsignal ausgibt, um den Halbleiter-Thermoelektrokühler zu steuern und so eine geschlossene Regelkreistemperaturkontrolle zu realisieren. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass bei Zieltemperaturen von 20, 25 und 30 ℃ die Temperaturstabilität des automatischen Temperaturregelsystems ±0,005 ℃ beträgt und die Stabilitätsbereiche der Ausgangswellenlänge des getesteten DBR-Lasers ±2 pm sind. Das automatische Temperaturregelsystem des Lasers zeichnet sich durch hohe Temperaturstabilität, einfache Bedienung, flexible Gestaltung aus und erfüllt im Wesentlichen die Anforderungen des Atom-Magnetometersystems an den Laser-Temperaturregler.

ADN8834;Digitaler PID-Algorithmus;Temperaturregelung;Halbleiter-Thermoelektrokühler