半导体激光器驱动器安全保护电路的设计
半导体激光器驱动器安全保护电路
的设计
半导体激光器驱动器的安全保护电路是半导体激光器工作时不可缺少的安全保护电路，其主要功能是在激光器出现故障时，通过自动断开激光器电源，以防止激光器产生高功率电流而对元器件造成损坏。
一般来说，半导体激光器驱动器安全保护电路包括三个部分：检测电路、控制电路和断开电路。
1. 检测电路：这部分主要负责监测激光器的工作状态，如输出功率大小、电流大小、温度等，当有异常时，会发出相应的信号，如电压变化、电流变化、温度变化等。
2. 控制电路：这部分负责根据检测电路发出的信号，采取相应的措施，如改变输出功率、改变电流大小、降低温度等，以保持激光器的正常工作状态。
3.断开电路：这部分负责当检测电路发出的信号表明激光器的工作状态出现异常时，立即断开激光器的电源，以保护激光器元器件不受损坏。
为了更好地保护激光器，半导体激光器驱动器的安全保护电路一般还需要进行防雷、干扰抑制、过流保护等处理，以确保激光器能够正常工作。
总之，半导体激光器驱动器安全保护电路是一种用于保护激光器元器件不受损坏的重要电路，它可以有效地防止激光器发生故障，从而使激光器具有更高的可靠性。
半导体激光器驱动电路设计_图文(精)
第9卷第21期 2009年11月1671 1819(200921 6532 04 科学技术与工程 Science T echno logy and Eng i neering V o l 9 N o 21 N ov .2009 2009 Sci T ech Engng 通信技术 半导体激光器驱动电路设计 何成林 (中国空空导弹研究院,洛阳471009 摘要半导体激光驱动电路是激光引信的重要组成部分。根据半导体激光器特点,指出设计驱动电路时应当注意的问题,并设计了一款低功耗、小体积的驱动电路。通过仿真和试验证明该电路能够满足设计需求,对类似电路设计有很好的借鉴作用。 关键词激光引信半导体激光器窄脉冲中图法分类号 TN 242; 文献标志码 A
2009年7月14日收到 作者简介:何成林(1982 ,男,湖北利川人,助理工程师,硕士,研究方向:激光引信技术,E m ai:l chengli nhe @163.co m 。 激光引信大部分采用主动探测式引信,主要由发射系统和接收系统组成。发射系统产生一定频率和能量的激光向弹轴周围辐射红外激光能量,而接收系统接收处理探测目标漫反射返回的激光信号,而后通过信号处理系统,最终给出满足最佳引爆输出信号。由此可见,激光引信的探测识别性能很大程度上取决于激光发射系统的总体性能,即发射激光脉冲质量。而光脉冲质量取决于激光器脉冲驱动电路的质量。因此,半导体激光器驱动电路设计是激光引信探测中十分重要的关键技术。 1 脉冲半导体激光器驱动电路模型分析 激光器驱动电路一般由时序产生电路、激励脉冲产生电路、开关器件和充电元件几个部分组成,如图1。 图1中,时序产生电路生成驱动所需时序信号,一般为周期信号。脉冲产生电路以时序信号为输入条件。根据其上升或下降沿生成能够打开开关器件的正激励脉冲
窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计与仿真试验
窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计与仿真试验 1. 引言 1.1 研究背景与意义 1.2 国内外研究现状与进展 1.3 本文研究目的与意义 2. 窄脉冲半导体激光器驱动电路的原理 2.1 窄脉冲半导体激光器的特性与应用 2.2 半导体激光器的驱动原理及基本电路 2.3 窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计要求 3. 窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计 3.1 驱动芯片的选型和参数确定 3.2 电源电路的设计 3.3 输出电路的设计 3.4 控制电路的设计 4. 窄脉冲半导体激光器驱动电路的仿真试验 4.1 仿真环境及参数设置 4.2 仿真结果分析 4.3 实验结果验证 5. 结论与展望 5.1 研究结论 5.2 改进与展望 5.3 研究成果及其应用前景
注：本题提供的是论文的提纲，提纲所提及的内容并不一定全面详实，具体内容需根据论文的实际需要进行拓展和补充。1. 引言 1.1 研究背景与意义 半导体激光器是一种非常重要的光电器件，广泛应用于通讯、医疗、车载雷达等领域。而窄脉冲半导体激光器则具有输出功率高、调制速度快、瞬时带宽宽等优点，在光通信领域尤其受到青睐。 然而，窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计非常复杂，因为它要求驱动电路的响应速度极快，同时需要精确控制输出波形的上升和下降时间、脉冲宽度和峰值电流等参数，以保证激光器输出的信号质量和稳定性。 因此，本文将针对窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计与仿真试验进行研究，旨在通过提高驱动电路的精度、响应速度和稳定性，实现高速、高品质、高可靠性的窄脉冲半导体激光器输出。此外，论文的研究成果也可以为半导体激光器驱动技术的进一步发展提供重要的参考。 1.2 国内外研究现状与进展 窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计和优化是一个相当热门的研究领域，国内外的学者和工程师们已经开展了许多有意义的研究。例如，在驱动芯片的选型方面，有人采用多级集成器件，
低噪声、低纹波半导体激光器电源的设计与实现 论文
低噪声、低纹波半导体激光器电源的设计与实现论文
低噪声、低纹波半导体激光器电源的设计与实现Design and Realization of Low-ripple、Low-noise Power Supply of Semiconductor Lasers 34
摘要 在频率标准技术领域，随着半导体激光器的广泛运用，激光频率标准成为一种更为新兴、更为先进的频率度量尺度。简单来说，就是将激光频率锁定在某一个稳定值（例如，一条原子谱线上），这对激光器本身的稳定性提出了很高的要求。作为激光器本身，其稳定性决定于两个方面：温度控制和注入电流。对激光器精密的控制操作要求这对两个因素具有较强的可控性。那么，提供一个特殊的激光器电流源是我们工作的第一个要点。 同时，激光器中的温度控制和电流控制都需要低纹波和低噪声的线性电压源作为能源驱动。事实上，有相当多的可用的电压源已经实现并满足这些指标要求。同时，我们发现，激光器的稳定性更取决于后级的电流控制器。但是，在这些要求上，仍有改进的余地。于此，在这篇文 章中，笔者同时描述了由笔者设计并实现的这一种新型电源。在下文中所描述的，正是笔者所设计的，并获得成功的电路系统。 关键词：半导体激光器稳压电源稳流电源低纹波低噪声 34
ABSTRACT In the area of the technology of frequency scale, semiconductor diode laser has recently become useful tools. It’s a new and advanced technology to use the laser to be the frequency scale. To lock the laser on some fixed value (e.g., near an atomic resonance line), we need the high-stabilization laser. Since the laser frequency and output power depend on both the diode junction temperature and injection current, stable laser operation requires that these quantities be precisely regulated. Then, to complete a special current controller for the diode lasers is the first point of our job. Both of the temperature controller and the current controller require the wee-ripple and low-noise voltage power. To achieve the necessary wee ripple and low noise, a number of commercial voltage power devices are available. And we find that the performance limit is usually related to the latter controller. However with regard to voltage power, we found room for improvement. In this article, we as well describe a new power which is answered our needs. We’ve achieved satisfactory performance with the circuit system described in the following. Keywords: semiconductor laser ，voltage regulator power supply，stabilized current power supply，low ripple，low noise 34
半导体激光器LD脉冲驱动电路的设计与实验
半导体激光器LD 脉冲驱动电路的设计与实验 进行脉冲驱动电路的设计主要是由于，半导体激光器在脉冲驱动电路驱动 时，其结温会在半导体激光器不工作的时刻进行散热， 因此半导体激光器在脉冲 电源驱动下，对半导体激光器的散热要求不高。在设计半导体激光器的脉冲驱动 电源时，也是先仿真后设计的思想，在电路选型上也是力求简单。 1脉冲电源的仿真 在进行脉冲电源仿真时，同样选用的 NI 公司的这款MultisimIO 这款电路仿 真软件。选用的器件是IRF530,信号源是5V ，占款比为50%，频率为50Hz 的 方波信号源；用电阻 R i 代替半导体激光器、且将 R i 的阻值设置为 1 Q ,用 脉冲电源仿真 在仿真电路设计的过程中，选用了功率管IRF530作为主开关，对电阻R i 上 的电压 进行采样，信号源选取的是输出5V 方波的、频率是50Hz 、占款比是50% 的信号源。在进行仿真前、将示波器的 A 通道接在电阻R i 的两端，对整个电路 的电流信号进行监 测。将示波器的 B 通道接在信号源的两端，对信号源的输出 MultisimIO 的自带示波器对电阻R i 两端的电信号进行测量 12V VG C MIL ........ X SC 1 A E Tinw ______ • 7訂 _________________ 計旷 ____________________ | Triggr SaihpOTi Diu ::-i■< ■ Suli [TvCi; \ Edgt |T" ijp":
电信号进行采样，这样通过A、B两通道的电信号进行对比，看脉冲驱动电路能否满设计要求。 根据仿真示波器监测到的数据显示，电阻R i两端的电信号完全是跟信号源 的电信号同步变化的，而且波形完全一致。仿真结果显示电阻R i的峰值电压是 为1.145V,说明电路的峰值电流也是1.145A。 在仿真过程中，通过不断的调整信号源的特性，发现电阻R i两端的电压值 的大小只与信号源的电压值大小有关系，而与信号源的频率和占空比关系不大，这说明此脉冲仿真电路输出电流值的大小只与信号源输出的电压值大小有关。出 现这样的结果主要是选取的信号源的频率过低，功率管IRF530完全可以做到对电路的开断控制。 以上仿真结果显示，当信号源的峰值电压是5V的时候，所对应的流过 IRF530的峰值电流是1.145A。根据IRF530的输出特性，通过调节信号源的加载在IRF530V GS的电压就可以改变功率管IRF530的输出电流值，从而改变整个脉冲电源输出电流的值。 2脉冲电源的设计 从上面的电路仿真可以看出，脉冲电源的设计主要是脉冲信号源的设计、电路的主体部分还是用IRF530来实现的，通过控制信号源的加载在V GS的电压来控制流通IRF530的电流。要调整输出电流信号的频率得通过信号源进行控制。 Ini 1 1 1 1 1 1 1 1 I P1UT PX Pll T P；1 Pll P：： ■n-1 z "DM L D 1JE7 1 3r 4 P14 P：4 P15 F：5:.tv INTO 胃 A--”1T1■S |C - Fl-K' 31$I4Z I BI2 INTI P：： E P：11 °■■ S s'卜十TT 1574|| 4J L P蟲TO 51:1X ：t I EA\P F：； pr B E r 二L』V[ :11 a. SESET 良ZD rc RD ALEP 歸PSEX : :1 *D4' -P
半导体激光器的设计与制备技术
半导体激光器的设计与制备技术随着现代科技的不断发展，在大规模集成电子、信息传输、医 疗仪器、安防监控等领域中，半导体激光器的应用越来越广泛。 其可以产生单色、高亮度、方向性好的光束，可用于高速通讯、 激光印刷、切割等领域。然而，半导体激光器自身的构造特性较 为复杂，设计制备难度较大。本文将对半导体激光器的设计和制 备技术进行简要的探讨。 一、激光器的设计 半导体激光器的设计是一个相对复杂的过程，需要考虑到多个 因素。其中主要有以下几个方面： 1.发光材料的选择 发光材料是激光器的核心部分，不同的发光材料有着不同的发 光特性和使用环境。常用的发光材料包括氧化铟、磷化铟、氮化 镓等。在选择发光材料时，需要根据不同的应用领域、波长要求、发光效率等条件进行考虑。
2.光谱的选择 半导体激光器的工作波长是很关键的，波长的选择对于激光器的输出功率和发光效率有着很大的影响。一般来说，波长越短，发光功率越大，但同时也需要考虑到波长对应用的限制和成本等问题。 3.器件的结构设计 根据不同的应用需求，需要设计出不同的器件结构。例如，有基面发射激光器、悬挂带激光器、量子点激光器等多种结构。不同的器件结构有其优缺点，需要结合具体应用场合来选择。 4.控制电路的设计 半导体激光器的驱动电路也非常关键，需要精确控制电流的大小、频率等参数。同时，还需要考虑到电容、电阻等的影响，设计出稳定可靠的驱动电路。 二、激光器的制备
半导体激光器的制备过程需要涉及到多种工序。其中，主要包括以下几个方面： 1.外延生长 外延生长是半导体激光器制备中的核心部分，是将多种材料在晶体中有序排列的过程。在外延生长过程中，需要通过加热、高温反应等方式，使不同材料的原子逐渐凝聚成大量的晶体，在这个过程中不仅可以获得各种化学成分的晶体，还可以控制不同化学成分的晶体之间的层状结构来制备出适合于不同用途的半导体材料。 2.器件加工 在外延片生产完成后，需要通过加工、蚀刻等方式定制生产出相应的器件结构。这一步需要通过多次光刻、腐蚀等处理流程，将晶片分割、丝杆化等工序，加工成对应结构的器件，以实现相应的光学和电学性能。
激光无线通信光发射与接收电路的设计
激光无线通信光发射与接收电路的设计 一、激光无线通信的基本原理 二、光发射电路的设计 1. 激光器驱动电路设计 2. 激光器保护电路设计 3. 激光调制电路设计 三、光接收电路的设计 1. 光探测器选择与特性分析 2. 前置放大电路设计 3. 高频放大电路设计 4. 信号解调电路设计 一、激光无线通信的基本原理 激光无线通信是利用激光作为信息传输的载体，通过空气中的传播实现数据传输。其基本原理是利用激光器产生高功率狭窄束的激光，将信息转换为脉冲宽度调制（PWM）或强度调制（IM）信号，通过发射机向空气中发送，接收机则通过探测器将接收到的信号转换为电信号进行解码。 二、光发射电路的设计
1. 激光器驱动电路设计 激光器驱动电路是将直流或交流信号转换为足够高频率和幅度的脉冲，以使得激光器能够正常工作。其主要组成部分包括信号发生器、放大 器和脉冲调制器。 2. 激光器保护电路设计 激光器保护电路用于保护激光器免受过电流、过压、过温等因素的损害。其主要包括过流保护电路、过压保护电路和温度控制电路等。 3. 激光调制电路设计 激光调制电路是将输入信号转换为PWM或IM信号，以控制激光的 强度或频率。其主要包括放大器、滤波器和脉冲调制器等。 三、光接收电路的设计 1. 光探测器选择与特性分析 光探测器是将接收到的激光信号转换为电信号的关键部件。常用的有PIN型探测器、APD型探测器和PSD型探测器等。在选择时需要考虑
其响应速度、灵敏度和带宽等特性。 2. 前置放大电路设计 前置放大电路用于放大从光探测器输出的微弱信号，并消除噪声干扰。其主要包括低噪声放大器和滤波器等。 3. 高频放大电路设计 高频放大电路用于进一步放大信号，并将其转换为可处理的中频或基 带信号。其主要包括中频放大器和混频器等。 4. 信号解调电路设计 信号解调电路用于将接收到的PWM或IM信号转换为原始数据。其 主要包括解调器和滤波器等。 总之，在激光无线通信系统中，光发射电路和光接收电路都是至关重 要的组成部分，其设计需要考虑多种因素，如功率、带宽、灵敏度、 噪声等，以确保系统的稳定性和可靠性。
ttl调制激光驱动电路
ttl调制激光驱动电路 摘要： 一、引言 二、TTL调制激光驱动电路工作原理 1.TTL简介 2.调制激光驱动电路作用 3.TTL调制激光驱动电路结构 三、TTL调制激光驱动电路设计 1.设计要求 2.关键元件选择 3.设计实例 四、TTL调制激光驱动电路应用 1.激光器驱动应用 2.激光通信应用 3.其他激光应用 五、TTL调制激光驱动电路优化与维护 1.优化措施 2.维护方法 六、总结 正文： 一、引言
随着激光技术的不断发展，TTL（Transistor-Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑）调制激光驱动电路在各类应用中越发显示出其重要性。本文将对TTL调制激光驱动电路进行详细介绍，包括其工作原理、设计、应用以及优化与维护等方面。 二、TTL调制激光驱动电路工作原理 1.TTL简介 TTL是一种数字逻辑电路，以其高速、低功耗、稳定性等特点在电子领域广泛应用。它主要通过晶体管的导通与截止来实现数字信号的传输和处理。 2.调制激光驱动电路作用 调制激光驱动电路主要用于控制激光器的输出功率和波长，使其适应不同应用场景的需求。通过调制电流，实现对激光器输出功率的控制；通过改变调制频率，实现对激光器波长的控制。 3.TTL调制激光驱动电路结构 TTL调制激光驱动电路主要由以下部分组成： （1）电源管理模块：为电路提供稳定的电压供应。 （2）调制器：实现数字信号与模拟信号的转换，控制激光器输出功率和波长。 （3）驱动器：放大调制器的输出信号，为激光器提供驱动电流。 （4）保护电路：防止电路因过热、过压等异常情况导致的损坏。 三、TTL调制激光驱动电路设计 1.设计要求 在设计TTL调制激光驱动电路时，需考虑以下要求：
一种半导体激光驱动电源的研究设计
一种半导体激光驱动电源的研究设计 本文提出了一种新的半导体激光器驱动电源的设计方法，研制出一种纹波小，稳定性高，工作温度恒定，输出功率稳定并可调节的半导体激光器驱动电源，具有很好的应用前景。 标签：半导体激光器驱动电源纹波 引言 随着机器人技术的飞速发展，机器人视觉系统的研究和开发已经成为了智能机器人领域的一个非常重要的研究课题，并获得了迅速的发展。机器人视觉系统需要一种高稳定性的准直相干光束，光束的质量将直接影响系统的质量。由于机器人视觉系统具有结构紧凑等特点，一般选用半导体激光器作为相干光源[1]。半导体激光器相对于常用的气体激光器有着体积小、重量轻、价格便宜、性能稳定等优点，而且半导体激光器的输出功率可以调节和控制，因此半导体激光器在实际应用中更多的取代了气体激光器，在光纤通讯、测量、激光打印以及条形码扫描等领域发挥了极为重要的作用[2]，并在物体表面形貌测量等新兴研究领域有着更加广泛的应用[3][4]。研究和改进半导体激光器的性能，使之达到气体激光器的标准，已经成为国内外研究的热点问题[5]。 半导体激光驱动电源的性能要求 1.电源输出电流 电流的变化会改变半导体材料的折射率，从激光器输出功率与注入电流的关系曲线中我们也可以看到，当注入电流发生变化时，激光器的输出功率线性变化。因此，半导体激光器对电源的第一个要求是注入稳定的电流或者提供稳定的电压。要使得注入电流稳定，就要在电源电路的设计中尽量降低纹波系数，滤除电路中的交流分量，消除电源电路中存在的噪声和纹波干扰。如果电源中出现浪涌，不但会对激光器的输出造成影响，还会损坏半导体激光器，因此消除浪涌也是激光器驱动电源设计中一个重要环节。 2.温度变化 温度的变化也会影响激光器的输出功率，还会缩短激光器的工作寿命。因此，我们还要设计一个温度控制装置，使半导体激光器在恒温下工作。 半导体激光驱动电源的设计 1系统框架设计 半导体激光器驱动电源主要包括输入滤波电路，前级AC-DC电路，后级
基于单片机的半导体激光器电源控制系统的设计
基于单片机的半导体激光器电源控制系统的设计 半导体激光器(LD)体积小，重量轻，转换效率高，省电，并且可以直接调制。基于他的多种优点，现已在科研、工业、军事、医疗等领域得到了日益广泛的应用，同时其驱动电源的问题也更加受到人们的重视。使用单片机对激光器驱动电源的程序化控制，不仅能够有效地实现上述功能，而且可提高整机的自动化程度。同时为激光器驱动电源性能的提高和扩展提供了有利条件。 1总体结构框图本系统原理如图1所示，主要实现电流源驱动及保护、光功率反馈控制、恒温控制、错误报警及键盘显示等功能，整个系统由单片机控制。本系统中选用了C8051F单片机。C8051F单片机是完全集成的混合信号系统级芯片(SOC)，他在一个芯片内集成了构成一个单片机数据采集或控制系 统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其他功能部件，如本系统中用到的ADC 和DAC。这些外设部件的高度集成为设计小体积、低功耗、高可靠性、高性能的单片机应用系统提供了方便，也大大降低了系统的成本。光功率及温度采样模拟信号经放大后由单片机内部A／D转换为数字信号，进行运算处理，反馈控制信号经内部D／A转换后再分别送往激光器电流源电路和温控电路，形成光功率和温度的闭环控制。光功率设定从键盘输入，并由LED数码管显示激 光功率和电流等数据。 2半导体激光器电源控制系统设计目前，凡是高精密的恒流源，大 多数都使用了集成运算放大器。其基本原理是通过负反作用，使加到比较放大器两个输入端的电压相等，从而保持输出电流恒定。并且影响恒流源输出电流稳定性的因素可归纳为两部分：一是构成恒流源的内部因素，包括：基准电压、采样电阻、放大器增益(包括调整环节)、零点漂移和噪声电压；二是恒流源所
半导体激光管LD的电源设计
半导体激光管LD的电源设计 半导体激光管(LD)和普通二极管采用不同工艺，但电压和电流特性基本相同。在工作点时，小电压变化会导致激光管电流变化较大。此外电流纹波过大也会使得激光器输出不稳定。二极管激光器对它的驱动电源有十分严格的要求；输出的直流电流要高、电流稳定及低纹波系数、高功率因数等。随着激光器的输出功率不断加大，需要高性能大电流的稳流电源来驱动。为了保证半导体激光器正常工作，需要对其驱动电源进行合理设计。并且随着高频、低开关阻抗的MOSFET技术的发展，采用以MOSFET为核心的开关电源出现，开关电源在输出大电流时，纹波过大的问题得到了解决。 1 系统构成 装置输入电压为24V，输出最大电流为20A，根据串联激光管的数量输出不同电压。如果采用交流供电，前端应该采用AC／DC作相应的变换。该装置主要部分为同步DC／DC变换器，其原理图如图1所示。 Vin为输入电压，VM1、VM2为MOSFET，VM1导通宽度决定输出电压大小，快恢复二极管和VM2共同续流电路，整流管的导通损耗占据最主要的部分，因此它的选择至关重要，试验中选用通态电阻很低的M0SFET。电感、电容组成滤波电路。测量电阻两端电压与给定值比较后，通过脉冲发生器产生相应的脉宽，保持负载电流稳定。VM1关断，快恢复二极管工作，快恢复二极管通态损耗大，VM2接着开通续流，减少系统损耗。 2 工作原理 VM1导通ton时，可得：
电流纹波为： VM1关断，电流通过VD续流，接着VN2导通。由于VM2的阻抗远小于二极管阻抗，因此通过VM2续流。VMl、VN2触发脉冲如图2所示。图2中td为续流二极管导通时间。 二极管消耗的功率为P=VtdI0。一般快恢复二极管压降0．4V，当电流20A时，二极管消耗功率为0．8W。如采用MOSFET，则消耗的功率将小很多。本实验采用威世半导体公司的60A的MOSFET，其导通等效电阻为0．0022Ω。当电流为20A时，消耗功率约为0．088W。 由电流纹波公式可知，增大电感、减小ton都可以减小纹波。为了不提高电感容量，实验中采用200kHz的工作频率，其中电感选用4．8-μH，根据公式可得激光管压降2V时纹波电流约为1000mA。 系统采用了电流负反馈电路，以适应激光二极管的要求。当负载变化，电流略大于给定电流时，减小ton宽度，电压降低。电流略小于给定电流时，增加ton 宽度，这样可以维持电流稳定。图3所示为脉冲发生器结构。
半导体激光器驱动电路的研究与设计
半导体激光器驱动电路的研究与设计 袁林成;蒋书波;宋相龙;陆志峰 【摘要】The design of semiconductor laser driving circuit is an important technology to decide the stability of semiconductor laser system,and it has an important impact on the output characteristics of the laser.The variation of injection current will cause the laser emission frequency variation,eventually lead to jump mode or multi-mode op⁃eration. In order to ensure the quality of the laser output of semiconductor laser,a high performance laser driving cir⁃cuit is studied and designed,this driving circuit includs power supply circuit,constant current source circuit,protec⁃tion circuit and time delay buffer circuit four parts;C is simulated by software Multisim. The actual circuit results compares with the exploited result map,finally the application of photon counter to test the laser output intensity fluctuation is defined in the 200 kilo-count/s to 400 kilo-count/s range,stability and has a high precision,the experi⁃mental results show that the sufficient stability and high precision satisfy the follow-up experiment.%半导体激光器驱动电路的设计是决定半导体激光器系统 稳定性的重要技术，对于激光器输出特性有重要影响。其注入电流的变化会对激光器出射频率产生变差，最终导致跳模或多模工作，为了确保半导体激光器的激光输出质量，研究设计了一款高性能的激光驱动电路，主要包括电源电路，恒流源电路，保护电路与及延时缓冲电路四部分。在Multisim软件中进行了电路仿真，并与实际电路中的结果图做了比较，最后应用光子计数器测试其激光输出强度波动限定在
EFDA泵浦源半导体激光器驱动电源的设计
EFDA泵浦源半导体激光器驱动电源的设计 阮颖;叶波 【摘要】设计了一种EFDA泵浦源半导体激光器的驱动电源,采用由PC机和单片机构成的上下位机的控制结构,具有恒定功率和恒定电流两种控制模式.该驱动电源具有激光器保护电路,电流精度和光功率控制精度分别为0.15％和0.2％.%A power supply for the semiconductor LD for EDFA pumping source is designed,which has an up and lower computer controlling structure consisted of PC and MCU. The power supply have the two modes of constant optical power and constant-current. Also the power supply provides protection circuit for the semi conductor LD. The precision of current and optical power can achieve 0.15% and 0.2%,respectively. 【期刊名称】《光通信技术》 【年(卷),期】2011(035)010 【总页数】3页(P60-62) 【关键词】光纤放大器;驱动电源;恒流;恒功 【作者】阮颖;叶波 【作者单位】上海电力学院计算机与信息工程学院,上海200090;上海电力学院计算机与信息工程学院,上海200090 【正文语种】中文 【中图分类】TN929.11
多路半导体激光器驱动电路设计
多路半导体激光器驱动电路设计 梅剑春;叶青;田建国 【摘要】In order to switch multiple semiconductor lasers, realize time-sharing work, and reduce the volume of driving circuit,multi-channel selection switch and multi-channel analog switch was used to switch laser diode and photodiode. Different working voltages were set by digital to analog conversion chip. A circuit that can drive multiple different types of laser diodes was achieved. After theoretical analysis and experimental verification, stability test data with long time were obtained. The results indicate that,the output precision of constant current circuit can reach 0.005%, the instability of output power of laser diode with 830nm is 0.048%, and the instability of output power of laser diode with 1550nm is 0.046%. A stable light source is achieved. This result is helpful for the design of small volume drive circuit of multi channel semiconductor lasers.%为了可切换多个半导体激光器,实现分时工作,并降低驱动电路的体积,采用多路选择开关和多路模拟开关,实现激光二极管和光敏二极管的切换,通过设置数模转换芯片不同工作点电压,实现了一种可以驱动多路不同型号激光二极管的电路.进行了理论分析和实验验证,取得了长时间稳定性测试数据.结果表明,电路恒流输出精度可达0.005%,驱动830nm激光二极管的输出功率不稳定度为0.048%,驱动1550nm 激光二极管的输出功率不稳定度为0.046%,实现了光源的稳定输出.这一结果对实现 小体积的多路半导体激光器驱动电路设计是有帮助的. 【期刊名称】《激光技术》
半导体激光器驱动电路及温控系统设计
半导体激光器驱动电路及温控系统设计 程前; 邓华秋 【期刊名称】《《电子器件》》 【年(卷),期】2019(042)005 【总页数】5页(P1185-1189) 【关键词】电路设计; 半导体激光器; 驱动电路; 温度控制; MAX1978 【作者】程前; 邓华秋 【作者单位】华南理工大学物理与光电学院广州510640 【正文语种】中文 【中图分类】TN710.2 随着5G时代的到来,高速信息传输变得尤为重要。在光纤通信中,半导体激光器(LD)扮演着不可或缺的角色。由于LD是一种具有极高量子效率的结型器件,电流的微小变化对LD影响非常大,甚至损坏激光器[1];电流引起的波长漂移系数达0.02 nm/mA;同时LD的性能对温度非常敏感,温度引起的红移现象使得波长漂移系数达0.2 nm/℃～0.4 nm/℃[2]。因此,驱动LD的恒流源必须是长时间高稳定的,且还需要高精度的恒温控制[4]。 2010年,CONG等人[5]利用功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)设计了恒流驱动电路和相应的电流过载电路;2015年,天津大学的胡晓青等人[4]利用双通道设计了激光器驱动电路,其恒流源偏差度达到0.051%;同年,中南大学的XIAO
等人[6]利用积微分控制(PID)算法对激光器温度进行了系统设计,使得控制精度在 ±0.05 ℃;2017年,中国计量大学罗亮等人[7]实现了驱动电流0～100 mA可调,电 流控制最大相对误差为0.06%,电流稳定度为0.02%,温度控制最大误差为0.03 ℃ 的驱动电路和温控电路。已有的驱动电路以及温控设计中,电流和温度控制精度都 已经满足要求,但是电路结构相对复杂,温度控制算法也较为复杂,造成了设计生产成本很高。并且很少实验研究会涉及保护电路,其中天津大学的胡晓青等人[4]所设计 的保护电路存在对继电器驱动能力不足的缺陷。 本文设计了一种低成本的半导体激光器驱动电路,具有延时保护、过流保护功能。 恒流源在保证电流精度前提下更加简单、实用。保护电路在已有设计[4]下进行改进,增加其工作稳定性。同时采用专用集成温度控制芯片MAX1978设计了高精度 温度控制系统,降低了温度控制电路的复杂度,实现了低成本、高效率。 1 驱动电路设计 驱动电路主要包括三部分,如图1所示:延时电路、保护电路、恒流源。延时电路利用电容电感的充放电特性,使驱动电路的电流缓慢增加,以消除电流浪涌的影响。保 护电路对已有设计进行革新,增加了电压跟随器以增大驱动能力,提高了电路可靠性。恒流源采用场效应管与三极管两级放大的方式增大电路驱动能力,同时利用放大器 负反馈使电流输出更加稳定。整个设计在实现功能前提下,简化了电路设计,降低了 成本。驱动电路各部分设计如图1。 图1 驱动电路原理图 图2 延时电路 1.1 延时电路 半导体激光器很“脆弱”,往往在开关开启或关闭时受到损坏。延时电路又称慢启 动电路,旨在消除开关闭合和开启时产生的冲击电流对激光器造成的影响。因此,驱 动电路中应该添加延时电路,以保护激光器。如图2所示:左边Vin端口接12 V稳
高精度半导体激光器驱动电源及温控电路设计
高精度半导体激光器驱动电源及温控电路设计 罗亮;胡佳成;王婵媛;刘泽国 【摘要】In order to solve the problem that the output power and wavelength of semiconductor laser light source was easily influenced by drive current and working temperature in Brillouin optical fiber sensing system, high-precision constant current drive and temperature control circuit were designed.Deep negative feedback integrated circuit was used to control the laser drive current precisely.Integrated temperature control chip MAX1978 was adopted to control the working current of semiconductor coolers and achieve the accurate controlment of laser working temperature.The results show that the design achieves the adjustment of drive current from 0mA~100mA.The maximum relative error of current control is 0.06%, current stability is 0.02% and the maximum error of temperature control is 0.03℃.Under the condition of temperature control, the stability of optical power is 0.5%, and the largest drift is 0.005dBm.The design can achieve the effective control of current and temperature and ensure the stability of output light.%为了解决布里渊光纤传感系统中半导体激光器光源输出功率和波长易受驱动电流和温度影响的问题,设计了一种高精度恒流驱动和温控电路.该电路利用深度负反馈积分电路对激光器驱动电流进行精密的恒流控制,同时采用集成温度控制芯片MAX1978控制半导体制冷片的工作电流,实现对激光器工作温度的精确控制.结果表明,本设计实现了驱动电流0mA~100mA可调,电流控制最大相对误差为0.06%,电流稳定度为0.02%,温度控
用于半导体激光器的大电流纳秒级窄脉冲驱动电路
用于半导体激光器的大电流纳秒级窄脉冲驱动电路 陈彦超;冯永革;张献兵 【摘要】根据脉冲式半导体激光器对功率、脉宽、上升沿的要求,同时考虑电脉冲的注入便于测试激光器的各种性能,提出了一种以金属氧化物半导体场效应晶体(MOSFET)为开关器件,以雪崩晶体管为驱动器,可产生大电流、窄脉宽、陡上升沿脉冲的激光器驱动电路.讨论了预触发脉冲宽度和雪崩晶体管输出负载对MOSFET 输出脉冲在幅度和波形上的影响以及如何通过调整耦合电阻来控制脉冲的“下冲”和振荡.实验结果表明:在0～200 V供电电压下,该电路在1Ω电阻上产生了从0A 到148 A,具有陡上升/下降沿的10 ns级电脉冲.通过调整电路参数,可输出脉冲宽度窄至8.6 ns,幅度达到124 A的电脉冲.该驱动电路满足了脉冲式半导体激光器的工作要求和对器件测试的要求. 【期刊名称】《光学精密工程》 【年(卷),期】2014(022)011 【总页数】7页(P3145-3151) 【关键词】半导体激光器;驱动电路;大电流信号;纳秒级脉冲 【作者】陈彦超;冯永革;张献兵 【作者单位】北京大学地球与空间科学学院理论与应用地球物理所,北京100871;北京大学地球与空间科学学院理论与应用地球物理所,北京100871;北京大学地球与空间科学学院理论与应用地球物理所,北京100871 【正文语种】中文
【中图分类】TN248.4 1 引言 脉冲式半导体激光器可用于激光测距、激光引信、激光雷达、泵浦固体激光器、脉冲多普勒成像、3D 图像系统、光纤测温传感器等领域。高峰值功率、窄脉宽及陡上升沿的脉冲驱动可以增加激光器的作用距离并提高相关传感器的分辨率［1－4］。对于脉冲激光测距，缩短激光脉冲的上升时间是提高精度最简单有效的方法［5］。对于一些处于实验室阶段的新型半导体激光器，如GaN 基蓝紫光激光器，电脉冲的直接注入可以测试激光器的各种性能，比如观测激光器的增益光开关产生的延迟、过冲及拖尾的过程，脉冲光谱的展宽等［6］。脉冲式驱动还可以用于测量半导体激光器的温度特性和温升比等性能［7－8］。不过，工作于高功率［9－10］和窄脉宽的激光器需要驱动电路提供相应的性能，因此驱动电路对半导体激 光器的应用和研究具有重要意义。 纳秒级窄脉冲在半导体激光器、高速摄影信号处理、探地雷达及激光雷达上有着广泛的应用，而产生纳秒级窄脉冲的方法有雪崩晶体管，全氧半场效晶体管（Metal－Oxide－Semiconductor Field－Effect Transistor，MOSFET），闸 流管，阶跃恢复二极管和数字电路等。其中，快速的GaAs闸流管仍然处于研究中，技术上还不成熟。一般的闸流管和数字电路以及阶跃恢复二极管难以产生大电流；用雪崩晶体管虽然可以产生几十安培的电流，但通常需要的供电电压大于250V，甚至300～600V［11－13］，这给实际使用带来了极大不便。大功率激光器的测试需要驱动电路提供从零起连续可调的大电流输出能力［14］。用雪崩晶体管的 方式产生窄脉冲，脉冲幅度只能从一个特定值开始，而用MOSFET 的方式可产生从零起幅度连续可调的脉冲，因此后者的应用更为广泛。 国内在此领域已有一些出色的研究成果。李枭等用功率晶体管设计晶闸管电路的方