半导体激光器驱动电路设计
半导体激光器驱动电路设计
1、确定参数：首先，根据所采用的半导体激光器进行相应参数的确定，主要包括输入电压、电流以及恒流模块的参数，根据具体的需要可以完成相应的参数确定。
2、结构设计：根据参数确定进行激光器驱动电路的结构设计，结构设计应考虑激光输出能力、负荷及恒流模块的输出的特性，满足激光器输出功率的要求；
3、计算电阻：对于激光驱动电路来说，为保持电流稳定，应据恒流模块的输入电流和输出电压计算电路上的各种电阻值，以便达到设计要求。
4、电路测试：经过上述步骤确定激光驱动电路的参数，在完成电路的组装后应对原装驱动电路进行相应的测量，在测量的时候需要考虑负载的幅值、波形及相位等因素，最后，验证激光输出的功率是否满足设计要求，同时检查电路中各部分是否运行正常。
5、微调激光器参数：最后，产品上线前将对激光器的参数进行微调，确保激光器的输出参数满足所设定的要求，同时可以调节激光的输出功率等参数，以规避在实际使用中出现的误差。
以上就是关于半导体激光器驱动电路设计的介绍，希望对大家有所帮助。
半导体激光器LD开关电源驱动电路的设计和实验
半导体激光器LD 开关电源驱动电路的设计和实验 开关电源相比线性电源它的转换效率高、电能利用率高，但纹波系数较大，本节将讨论半导体激光器在开关电源驱动下特性分析，并设计出一款稳定的半导体激光器的开关电源驱动电路。 首先应从半导体激光器工作特性出发，分析出开关电源驱动半导体激光器所应具备的条件，而结温、结电压、结电流是直接决定半导体激光器的工作特性的参量，因此分析开关电源驱动半导体激光器的特性、实际就是分析在开关电源驱动下半导体激光器结温、结电压、结电流这三者之间的关系。 1 恒流模式下的结温与工作特性研究 根据半导体物理学理论，PN 结在小注入条件下的正向电流与电压近似满足下式： 0exp qU I I kT ??= ??? 很明显，正向电流和PN 结的节电压不是线性关系。当载流子大注入时即半导体激光器满足载流子反转，开始向外输出激光时的工作条件，PN 结的电流-电压特性将会发生变化，不在遵从电流和PN 结结电压之间的关系式。因为P 区为阻止空穴的扩散维持电中性，必然建立一个电场，成为自建电场，这样势必使加载在PN 上的结电压有一部分电压加在P 区。此时PN 结的电流和结电压的关系公式需加以修正： 0exp 2qU I I kT ??= ??? ()30exp 2g E I f T T kT -??= ??? I ：正向电流；0I ：反向饱和电流；U ：pn 结正向电压；T ：绝对温度；k ：波尔兹曼常数； q ：为基本电荷电量；其中g E 为温度为0K 时的禁带宽度。又由 32()K f T T =，函数()T f 含有32T -，这样K 是一个与温度无关的量，当半导体结在恒流状态时，PN 结的结电压和温度的关系如下式： ()2g E kT U InK InI q q =--
激光驱动电路
激光器驱动电路及其外部接口的设计 摘要 近几年以来，随着全球信息化的高速发展，干线传输、城域网、接入网、以太网、局域网等越来越多的采用了光纤进行传输，光纤到路边FTTC、光纤到大楼FTTB、光纤到户FTTH、光纤到桌面FTTD正在不断的发展，光接点离我们越来越近。在每个光接点上，都需要一个光纤收发模块，模块的接收端用来将接收到的光信号转化为电信号，以便作进一步的处理和识别。模块的发射端将需要发送的高速电信号转化为光信号，并耦合到光纤中进行传输，发射端需要一个高速驱动电路和一个发射光器件，发射光器件主要有发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）。LED和LD的驱动电路有很大的区别，常用的半导体激光器有FP、DFB 和VCSEL三种。激光器驱动电路调制输出接口电路是光模块核心电路之一，它主要包括激光器调制输出终端匹配和旁路RC匹配滤波以及激光器直流偏置三个部分电路，每一部分电路的设计将直接关系到模块光信号的输出质量。 关键词：激光器；驱动电路；光模块；温度控制；外部接口电路
目录 第1章半导体激光器概述 第2章激光发射模块 2.1 激光发射模块概述 2.2 信标光发射模块的设计 2.2.1 激光器驱动电路设计 2.2.2 温度控制（ATC）电路设计 第3章激光器驱动电路外部接口 3.1 激光器驱动电路直流BLAS输出隔离 3.2 激光器驱动电路调制匹配 3.2.1 激光器直流耦合驱动 3.2.2 激光器交流耦合驱动 3.2.3 激光器直耦与交耦驱动方式的比较 第4章激光器驱动电路调制输出信号分析与接口电路设计 4.1 传输线理论概述 4.2 激光器直流偏置 4.3 RC补偿网络 第5章结束语 参考文献
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，
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
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》
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
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
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
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
激光光源的驱动电路设计概述
激光光源的驱动电路设计概述 作者：毕武 来源：《科学与信息化》2019年第08期 摘要激光光源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。半导体激光器自身抗电流冲击的能力较弱，工作状态下，电路中电流的细微波动，都会引起激光二极管发光强度和工作效率的变化。这些变化严重影响了激光二极管的正常工作效率。因此在实际电路设计中，激光二激光驱动电路的稳定性和安全性是很重要的设计指标。本文主要从半导体激光器驱动电路的安全性、抗干扰性、可靠性三部分进行研究。根据PL-TB450B蓝光激光器的伏安特性，以及工作原理，设计了基于AMC7150芯片的恒流源电路。驱动电路的工作电压为12V，工作电流为1.2A，满足激光光源的工作要求。 关键词激光光源；系统稳定性；驱动电路；AMC7150芯片 前言 本文根据蓝色激光二极管的参数及伏安特性，确定设计驱动电路为工作电压12V，工作电流为1.2A的开关电源恒流源。恒流源是负载工作电流一直保持不变的电流源，理想工作的恒流源不会因为输出电压的变化而发生改变，不受工作温度的影响。综上，此次设计的开关恒流源电路就是要能够提供一个稳定的输出电流的恒流源电路。 1 半导体激光器工作原理 此次设计采用的是欧司朗公司型号为PL-TB450B的蓝色激光二极管，工作电压为4.8V-6V，工作电流1.2A-1.5A，阈值电流0.2mA；发射波长440nm-460nm。 激发出的光线是相干光源，想要得到相干光输出，必须需要满足两个条件：粒子数反转和阀值。要求高能态的粒子数量多于低能态的粒子数量，才会使激光器产生增益输出光波[1]。激光器阀值条件表示为： 式中是阈值的增益。是半导体介质损耗能量，为激光器的输出损耗。 2 设计要求 正常工作情况下的激光二极管有较长的使用寿命。但不了解激光器工作条件下，操作不当会造成激光二极管的性能大幅度衰弱甚至损坏。PN被击穿或者激光震荡强腔的表面受到损伤这两种情况都会造成半导体激光器损坏。PN结一旦被击穿后，二极管就不能再发光。根据激光二极管的本身特点，对激光二极管驱动电路有以下要求：半导体激光器驱动电路需要是有很小的纹波电流的开关恒流源；激光二极管工作频率和发光功率较高，正常工作时会产生大量热量，在电路设计中应考虑散热处理[2]。
SPL_PL90_3型半导体激光器驱动电路设计
SPL_PL90_3型半导体激光器驱动电路设计 罗石;李文贺 【摘要】作为在计算机视觉领域里的新型应用,采用激光为图像的采集添加主动特征点简化了数字图像处理的流程,同时激光的质量也直接影响着特征提取的精度与视觉技术的应用范围,为了满足所用激光性能的稳定性与可靠性要求,根据半导体激光器的驱动模型分析了影响脉冲激光驱动电路放电品质的因素,对驱动电路中关键元器件参数的确定进行理论推导与仿真分析,并对激光器件进行基于微控制器的温度控制设计,最后通过SPL_PL90_3型半导体激光器建立驱动实验对理论分析加以验证,为大功率窄脉冲半导体激光器的驱动设计提供参考. 【期刊名称】《江苏科技大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2019(033)001 【总页数】7页(P66-72) 【关键词】特征提取;激光斑;高功率;窄脉冲 【作者】罗石;李文贺 【作者单位】江苏大学汽车与交通工程学院,镇江212013;江苏大学汽车与交通工程学院,镇江212013 【正文语种】中文 【中图分类】TN248.4 近些年基于计算机视觉技术的高级辅助驾驶系统(advanced driver assistant
system,ADAS)成为了汽车领域的研究热点,视觉ADAS的任务之一便是利用数字图像处理技术对前方车辆实施跟踪测距[1].为了兼顾图像处理的效率和探测精准度,常采用主动添加特征点的方式,即在所采集的图像中以向待测环境发射的激光束，在目标物体上形成的光斑作为特征即可实现特征的自动提取与在图像坐标系中的快速定位[2]．针对探测的实时性与准确性要求,采用的激光应力求稳定、穿透能力强．综合考虑机动车辆以正常速度行驶时的安全距离与激光传输时受大气衰减的影响等多方面因素,经分析比较，最终选取OSRAM公司推出的SPL-PL90-3型半导体红外激光器并对其设计驱动电路． 1 激光驱动模型的建立 半导体激光器利用半导体晶体的解理面形成的谐振腔对电子因在能带间跃迁而发出的光进行辐射放大从而实现激光的输出,因而激光驱动是将电能转化为光能的过程．SPL-PL90-3型半导体激光器要求驱动电路在10 ns内将驱动电流提升至30 A并迅速衰减至安全范围之内,目前对于大功率半导体激光器的驱动通常采用能量压缩的方式实现,即把较小的能量压缩储存在储能网络中,当该能量积累到一定量时通过控制信号使其瞬间释放实现激光器件的正常工作[3]．常用的脉冲式激光驱动电路由电源电路、贮能网络、开关电路等部分组成[4],如图1. 图1 脉冲式激光驱动原理Fig.1 Sketch of pulsed laser driver 根据驱动原理建立脉冲激光驱动的简化模型[5],如图2,其中C为储能电容,R2为限流电阻,L为激光器件的寄生电感与电路杂散电感的等效合电感,R3为激光器件的等效电阻,C′为激光器件的寄生电容,由于放电过程中C′对放电的影响不大,且R3≪R2,在实际设计驱动电路时为简化计算,可忽略C′与R3对电路的影响,因此该模型采用的是单节电感——电容贮能网络作为半导体激光器件的直接能量来源,该贮能网络的核心为储能电容． 图2 脉冲式激光驱动的简化模型Fig.2 Simplified model of pulsed laser driver
窄线宽可调谐半导体激光器的驱动电路
盐城师范学院 毕业论文 (2021 - 2021 学年度) 物电学院电子信息工程专业 班级08 (3) 学号08223129 课题名称窄线宽可调谐半导体激光器的驱动电路学生姓名_______________ 蒋峰 ____________
指导教师_____________ 沈法华 ____________
2021年5月20日
目录 1 绪论....................................................................... .4... 2、........................................................................... 工作原理........................................................................ 5..半导体激光器原理............................................................ 5.窄线宽原理.................................................................. 7…可调谐原理.................................................................. 9.. 基于电流控制技术......................................................... 9. 基于机械控制技术 (10) 基于温度控制技术 (10) 3、特性参数 工作波长 (10) 光谱宽度 (11) 功率特性 (11) 3.3.1 小功率............................................................... 1.1. 3.3.2 高功率 .............................................................. 1.1.频率稳定性.................................................................... 4、可调谐半导体激光器的高精密驱动电源与稳频电路设计 12 半导体激光器电路设计原理与实现............................................. .12半导体激光器驱动方式简介................................................. .12电路设计指标. (13) 驱动电路设计 (14) 控温电路的设计与实现....................................................... .15基准采样电路. (15) 差分放大电路 (15) 自动控制电路 (15) 控流电路的设计与实现 (16) 微分稳频电路的设计与实现................................................... 总结........................................................ 错误！未定义书签。 致谢 (18) 参考文献 (18)