Microcontroller based 808-nm diode laser design to be used in biomedical applications

Abstract

Lazer diyodun sabit akım ile beslenmesi diyodun güvenli ve düzgün bir şekilde çalıştırılmasında hayati bir önem taşımaktadır. Güvenilir ve verimli lazer diyot sürücü devreleri olarak en çok anahtarlamalı DC-DC dönüştürücüler tercih edilmektedir. Bu çalışmada da 808-nm dalgaboyunda, maksimum 3-W gücünde ışık yayan bir lazer diyodu sürmek amacıyla MSP430 mikrokontrolör tabanlı, buck topolojisine sahip anahtarlamalı regülatör devresinin tasarımı amaçlanmıştır. Dizaynı gerçekleştirilen sistem ile 0-5A arasında lazer diyodun akımı, dolayısıyla; 0-3W arasında lazerin çıkış gücü kullanıcı tarafından ayarlanabilmektedir. Buna ek olarak MSP430 kontrol ünitesi tarafından çalıştırılan PI-kontrol algoritması sayesinde lazer diyodun akımı, beklenmedik değişikliklere karşı sabit tutulabilmektedir. 808-nm diyot lazerin biyomedikal alanında pek çok uygulaması bulunmaktadır, dermatoloji, fotodinamik terapi, endodonti gibi. Bu çalışmada tasarlanan sistem de bu alanlarda yapılacak bilimsel araştırmalarda kullanılacaktır.

Providing constant current to laser diodes is crucial to ensure proper and safe operation of the lasers. Switching converters are mostly used as reliable and efficient drivers to drive diode lasers. In this study, design of a microcontroller based, and buck configured switching regulator was aimed to drive 3W-808nm laser diode. The configured system is capable of supplying current to the laser diode between 0-5A allowing the user to adjust the output current, so the optical power. In addition, the regulator assures stability of the output current through proportional-integral control algorithm operated by MSP430 microcontroller unit in case of any unintentional current spike in the system.808nm has many application fields in biomedical, i.e.dermatology, endodontics, photodynamic therapy, tissue welding. The built 3W-808nm diode laser module will be used in researches to contribute to those fields.