半导体激光器驱动系统

华中科技大学硕士学位论文

摘要 .................................................................................................................. I Abstract ................................................................................................................ I I 1 绪论

1.1 研究背景 (1)

1.2 研究现状 (1)

1.3 半导体激光器概述 (2)

1.4 研究的目的及意义 (4)

2 激光器驱动系统设计

2.1 驱动系统整体系统设计 (6)

2.2 恒流源系统方案 (7)

2.3 恒流驱动软件部分 (14)

2.4 系统软件设计 (17)

2.5 本章小结 (19)

3 激光器温度控制系统设计

3.1 温度控制技术原理 (20)

3.2 温度控制技术 (21)

3.3 基于温控芯片的控温电路设计 (24)

3.4 本章小结 (32)

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4 测试结果与分析

4.1 恒流驱动测试 (33)

4.2 激光器运行测试 (36)

4.3 本章小结 (38)

5 总结与展望

5.1 本论文总结 (39)

5.2 展望 (39)

致谢 (41)

参考文献 (42)

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1 绪论

1.1 研究背景

激光被誉为上个世纪人类的最伟大发明之一[1]。，自从首台GaAs激光器于1962年成功激发以来[2-4]，经历半个世纪的蓬勃发展，半导体激光器技术取得飞跃式进步，其输出的波长从红外波段一直到蓝绿波段，波长的范围不断地被展宽。其阈值电流从上百mA 级降到几mA级。其稳定工作时间跃升至几万小时，甚至达到上百万小时。其工作环境从最开始的77K的低温，到现在室温中就可以正常工作，输出功率也由最开始的毫瓦量级跃升至千瓦级甚至是万瓦级的输出。半导体激光器的各项性能参数都有着巨大的的飞跃[5-6]。

半导体激光器有着简单的结构、较高的可靠性和转换效率、易于调制、较长工作以及易于集成到其他器件中等优点。随着生产工艺的日趋完善，技术不断进步，性能不断提升，半导体激光器越来越广泛地应用在通信、测量以及材料加工等领域[7-9]，同时也在医疗、生命科学和军事等领域也发挥着越来越大的作用[10-12]。在实际工程使用时，激光器工作时稳定性对其输出的激光、光谱以及光功率有着直接影响，因此我们需要研究驱动和控制技术，使激光器在正常、稳定、安全的工作工作环境中运行。1.2 研究现状

伴随着激光器技术飞跃式发展并且越来越广泛的领域使用，激光器驱动系统也获得长足的发展。为了满足体激光器在实际的工程应用时的具体需求，国内外对激光器的驱动系统进行了比较深入的研究，国外厂商在激光器驱动器研发领域有着较深的研究，驱动系统相对更加成熟，其技术比较完善，产品种类也更加多。产品在输出电流精度、输出电流范围以及输出功率等方面都有着比较高的技术指标。研发激驱动系统的厂家主要有DELTA elektronika、Lumina Power、ILX lightwave、Newport、Wavelength、DEI 等[13-14]。其中Lumina Power公司有着激光二极管驱动器、激光电源和氙弧灯电源的完整产品线。拥有超过25年的累计电源的设计和制造技术。Lumina的电源产品包括高功率激光二极管驱动器，电容器充电电源和氙与汞弧灯的电源。该公司LDD系列