激光二极管群并联驱动电源的研制
激光二极管驱动电路保护电路原理-概述说明以及解释

激光二极管驱动电路保护电路原理-概述说明以及解释1. 引言1.1 概述概述激光二极管驱动电路保护电路是在激光二极管的工作过程中起到保护作用的重要组成部分。
激光二极管作为一种高精度、高效率的光电器件,在许多领域都有广泛应用,例如激光切割、激光打印、激光雷达等等。
然而,激光二极管在高功率、高电流工作状态下容易受到瞬态过电压、过电流以及温度过高等因素的影响,从而导致损坏或性能下降。
因此,为了保障激光二极管的正常工作和延长其使用寿命,需要使用特定的保护电路来进行保护。
本文将从激光二极管驱动电路的工作原理和保护电路的作用两个方面进行探讨。
首先,我们将介绍激光二极管驱动电路的基本原理,包括电流调节、电压补偿、反馈控制等关键技术。
然后,我们将详细讨论保护电路在激光二极管工作过程中的作用,包括过电压保护、过电流保护以及温度保护等方面。
通过对激光二极管驱动电路保护电路原理的深入研究,我们可以更好地了解激光二极管的工作机制以及常见的故障原因。
同时,通过合理设计和使用保护电路,可以有效提高激光二极管的稳定性和可靠性,延长其使用寿命,同时提高系统的整体性能。
在接下来的章节中,我们将详细介绍激光二极管驱动电路的工作原理和保护电路的作用,并对其应用前景进行展望。
通过对这些内容的学习和研究,我们可以更加深入地了解激光二极管驱动电路保护电路原理,为激光二极管的应用和发展提供有力支持。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以描述本篇长文的组织结构和章节安排。
具体内容如下:2. 文章结构本篇文章主要分为三个部分:引言、正文和结论。
引言部分:引言部分主要对激光二极管驱动电路保护电路原理进行概述,简要介绍激光二极管驱动电路的工作原理以及保护电路的作用。
通过引入这个主题,读者可以了解到激光二极管驱动电路和保护电路的基本知识,并对本文的内容有一个整体的了解。
正文部分:正文部分主要包括两个章节,分别介绍激光二极管驱动电路的工作原理和保护电路的作用。
半导体激光器的驱动电源设计-Read

由 于半导体 激光 器和准直透镜是固 化在一 起的, 相 应的 两个参数4 - t , 也就
确定下来了,因此可以用数学软件计算出另外的 4个参数值.调节四维调节架逐 步向计算的透镜离轴角度。逼近,同时调节五维调节架得到相应的最佳祸合光功
率P F , 在理论值。附近得到的祸合效率最高。
2 . 4半导体激光器的驱动电源设计
①电 流 源 的 选 择 [ 4 3 1
众所周知,激光二极管是一种高功率密度并具有极高量子效率的器件,微小 的电流和温度变化将会导致器件光功率输出的极大变化和器件参数( 如激射波长、 噪声性能、模式跳动) 的 变化, 这些变化直接危及器件的安全工作和应用的要求。
因而采取限流工作方法和温度控制是应用开发广为使用的办法。就大多数应用而 言,多数的激光二极管供电尚不能提供所要求的分辨、稳定性或噪声性能,而且 大多数电流源缺乏对造成严重损伤激光二极管的启动瞬态保护。
作为应用而言,要求激光二极管应具有最低的电噪声和最高稳定性,因为驱 动电流的波动不仅会造成激光二极管的激光强度噪声,还会造成输出波长光谱线 宽的展宽。又由于电流噪声电平比例于驱动器的最大输出功率容量,所以,电流 源的选取应与所使用的激光器相匹配。此外,还得考虑激光二极管电流源的温度
了工作延误和经济损失[ [ 3 7 ] 。本节主要对半导体激光器驱动电 源的设计做了 细的
论述。
2 . 4 . 1驱动电源总体设计
目前,商品化半导体激光器输出功率越来越大,波长范围覆盖可见及红外, 在光谱技术、光外差探测、医疗、加工等领域得到愈来愈广泛的应用,有关驱动
2 稳定光源的分析
恒流源电路将直流电压供电变换为直流恒流供电,为半导体激光器提供恒流
电 流[ [ 4 1 1 。 基准电 压电 路为恒流源电 路提供稳定的 直流参考电 压;保护电 路对 L D
半导体激光管驱动电源设计与实现

De i n n r a i a i n o a e e i o duc o i e s g a d e l to fl s r s m c n z t r dr v r
ZHAO Huiy n,S — ua UN Lu,S Bi — u U ng h a
(o/ eo noma o nier gZ u a S ho e'gIsi t o T cn l y Z u a 5 9 8 ,hn ) C / g f r t nE gnei ,h h i colfB on ntu ehoo ,h hi 10 5 C i e fI i n o i t ef g a
技 术 的 发 展 , 用 以 MOS E 为核 心 的 开 关 电 源 出 现 . 关 采 FT 开
图 1 同步 D /C CD
载
电源在输 出大电流时 , 波 过大 的问题得到 了解决 。 纹 由 于大 电 流 激 光 二 极 管 价 格 昂 贵 。 且 很 容 易 受 到 过 电 而 压 , 电流 损 伤 Ⅲ 所 以 高 功 率 仅 仅 有 大 电 流 开 关 模 块 还 不 能 过 , 满 足 高 功 率 二 极 管 激 光 器 的 要 求 ,还 需 要 相 应 的保 护 电路 。 要 保 证 电压 、 流 不 要 过 冲 。因 此 , 要 提 出一 整 套 切 实 可 行 电 需 的技术措施 , 满足高功率二极管激光 器的需要。 来
电 源在 2 0A 工 作 时 效 率 达 到 8 %以 上 . 波 小 于 5 5 纹 % 关 键 词 :半 导 体 激 光 器 :同 步 DC DC:P / WM 中 图 分 类 号 : M4 T 6 文献标识码 : A 文章 编 号 :6 4 6 3 ( 01 0 — 1 9 0 17 — 2 6 2 0) 4 0 4 — 3
一种用于3D打印的激光电源设计

(3)输出电流在启动时上升沿小于 20 μs,关断时下降 要根据激光二极管的 V-I 曲线对应的实际电压值先给 Buck
沿小于 15 μs。且超调要小于 1%。
电路预充电,然后根据调制频率和占空比来控制后增加的
(4)输出电流纹波有效值小于 150 mA。
MOS 管即可。
2 激光二极管驱动电源的设计
(3)为了满足输出电流的稳定度,输出电流采样选用 LEM :LAH25-P,并经过 A/D 转换,滤波电路,然后把信
2.1 激光二极管驱动电源的主电路设计
激光功率是激光二极管的驱动电路要稳定控制最重要 的物理量,通过调节激光二极管的驱动电流的大小,精确 控制激光二极管的发射光功率。DC/DC 变化器是将不可控 的直流输入变为可控的直流输出,其中,Buck 电路是最有 代表性的拓扑之一,其广泛应用于可调直流开关电源中。 激光二极管驱动电源主电路在 BUCK 电路的基础上,在输
4 结语
该文根据激光二极管的特性 需求,设计了一种激光二极管驱动 电源。该电路既能工作在连续电流 模式,又能工作在调制模式,电压 在一定范围内自适应输出 , 满足 3D 打印用激光二极管的特殊要求,。 在 Buck 电路的基础上,在输出侧 增加了一只 MOS 管,经过试验验 证,驱动电源输出稳定可靠,能够 满足激光二极管的需求。该驱动电 源体积小、纹波小、性能好,在激 光二极管实际应用中具有一定的 参考价值。
号送入 CPU。由于 LEM 采样精度比较高,这样能保证输出 电流的精度,从而能精确地控制激光器光功率的输出大小。
(4)实际工作中要对激光二极管的温度进行实时监测, 避免其温度过高而烧坏。当激光二极管温度过高时(设定 一个阈值),CPU 要及时地给出指令,封锁 MOS 管的驱动 信号,停止电路运行。
光通信激光二极管驱动电路

• LD的两个主要参数:阈值电流Ith和斜 效率S(Slope efficiency)是温度的 函数,且具有离散性
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激光二极管的特性
3
• 当电流脉冲注入激光二极管时,激光 输出与电流脉冲之间有一个时间延迟 td,激光发射后,输出光脉冲会产生 过冲,并表现为衰减振荡,称为弛豫 振荡
• 根据经验,1mm引线会产生大 约0.5nH的电感,采用PCB顶装 激光器组件时,通常会有2.5nH 至8.5nH的电感附加在高速信号 通道。这些较大的电感值与信号 通道其它寄生参数一起,会严重 影响千兆速率的信号质量
不变 • 采用MCU或某些芯片内设置查找表,配合其中的数字电位器,
在温度变化后重新设置偏置电流和调制电流,可以精确保持光功 率和消光比稳定
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• TOSA通常会安装在PCB顶层, 弯曲的引脚伸至PCB,实现通孔 连接 ,由于成本和制造工艺的原 因普遍采用此类组件,在千兆数 据速率下,较长的引线连接会对 信号质量造成严重影响
• 异质结激光器的散粒噪声在阈值处出现最大值,因此偏置电流应大于 阈值电流
• 低速率时消光比可从偏大,速率越高,消光比越小
• 调制电流幅度Im的选择,应根据激光器的P-I曲线,既要有足够的输出 光脉冲幅度,又要考虑到光源的负担
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调制电流和偏置电流设置原理
• 调制电流和偏置电流的大小都可以用 镜像恒流源来设置
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激光器驱动电路原理图(1)
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激光器驱动电路原理图(2)
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电流模块交错并联的光纤激光器电源研制

基 本 相符 。 实验 得 到 最 大输 出 电流 达 到 4 电 源转 换 效 率 在 8% 以上 , 验证 电 源 系统 的过 电压 保 护 和过 电流 保 0A. O 并
Ke r s i tr a i g tc n q e i e s r a al l o v n rs se ; w t h n o v n rmo ue y wo d : n e l vn h iu ;f rl e ;p r l n e e y t m s c i g c n e e d l e e b a e c i
护 以及 强制 停 机 等 功 能
关键 词 :波 形 交错 技 术 ;光 纤 激 光 器 ;并联 电 源 系统 :开 关 电源 模 块
中 图分 类 号 : M 2 T 44
文 献标 识 码 : A
文 章 编 号 :1 7 — 2 6 2 1 ) 4 0 7 - 4 64 6 3 (0 10 - 0 0 0
Ab t a t h a e mp s d a lw v l g n ih o t u u r n ou in b aa ll g fu u r n d d l s sr c :T e p p r p e e o ot e a d h g up t c re ts l t y p r l i o r c re t mo e mo u e a o en L M4 0 , n a a c d te c re t f a h mo ueb tre vn a all e h i u , n y c r n z de c d u eb u T 6 1 a d b l n e u r n e c d l y i e l a igp r l c n q e a d s n h i a h mo l yf r h o n et o e o it r a ig 9 e re w v s t s s e ilt a o tol g te v u fo t u u r n y i s  ̄ n e d a k fo o t u n e l vn 0 d ge a e .I wa p ca h tc n r l n h a e o u p tc r tb n e i g f e b c r m u p t e i l e c re t t e n . r ttp s d a e n hg u r n CB d sg a d e p rme t e u t a eb ia l e t a i u r n h r i e P oo y eWa ma eb d o ih c re t mo l s 【 P e in, n x e i n s l r a c l i n il w t r s s yd c h d sg a g t h x o tu u r n s 0 e i tr e.T e ma u p t c re t Wa 4 A, a d c n e f ce c a v r 8 % .T e c n l so s ei e n n o v f e in y w s o e 0 l i h o cu in Wa v r d i f
脉冲式激光驱动电源的研究与设计
脉冲式激光驱动电源的研究与设计1.1 引言二十世纪后期到二十一世纪初,超短脉冲激光成为强有力的科学研究手段,使科研上升到一个新的层次。
一些国家和部门重点实验室的科研项目,有很大比例围绕着超短脉冲激光及其应用。
由于半导体激光器的增益带宽很宽适于产生超短脉冲激光,且体积小、能耗低、寿命长、价格低廉,操作控制简便,特别适用于军用、工业、交通、医学和科研应用[62]。
因此,研究如何从LD获得超短脉冲激光就一直受到人们的高度重视,超短脉冲激光器以其自身的优点在激光领域里得到了广泛的应用。
大电流超短脉冲半导体激光器可以直接作为仪器使用,它更可以作为系统的一个关键部件、一个激光光源。
它将作为火花启动庞大的仪器装备制造业,因此研究如何从半导体激光器获得大电流超短脉冲激光备受重视,也是我国亟待解决的科技问题。
目前,美、德、日等国在脉冲驱动源的发展走在了前列,已经达到很高的水平,据文献报道[62,63],他们目前已能获得电流达几十安培甚至上百安培,脉冲宽度达到纳秒,甚至皮秒级的半导体激光器驱动电源,但该电源还处于实验阶段,尚未商品化。
一些半导体器件公司研制的LD驱动电源指标也已经很高,并且商品化。
如专门生产小型化高速脉冲源著称的A VTECH 公司生产的型号为A VOZ-A1A-B、A V-1011-BDE驱动电源,其电流脉冲峰值可达2A,脉宽为100nS脉冲上升时间仅为10nS,重复频率可达1MHz。
并带有通用的接口总线,通用性强,可用于驱动多种类型的半导体激光器。
DEI公司的PCO-7210驱动电源脉宽小于50nS,重复频率也达到1MHz,峰值电流为十几安培,但这些产品价格昂贵,需要一到两万美金左右。
在国内,对于脉冲式驱动电源的开发,大多用于光纤通信,其对输出电流的要求很低,只有几十毫安即可。
由于半导体激光器的增益带宽很宽,适于产生超短脉冲激光,且体积小、能耗低、寿命长、价格低廉,操作控制简便,特别适用于军用、工业、交通、医学和科研应用。
宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动设备的制作方法
图片简介:本技术介绍了一种宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动装置,提供稳定可靠的激光用于射线探测器现场标定,所述的驱动装置包括:铝材料支撑结构,选用带光敏反馈输出的激光二级管作为激光源,对光敏反馈信号PD进行采样来实时监测激光二极管发光强度,光敏反馈信号PD为流激光二极管的电流信号,经过电流到电压的I/V转换电路放大并转变为电压信号,由ADC采集将模拟电压信号转换为数字信号传送至FPGA,通过FPGA功率补偿计算,发送相应数字信号,经DAC将数字信号转换为模拟电压信号,驱动恒流源电路为激光二极管提供驱动电流。
技术要求1.一种宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动装置,提供稳定可靠的激光用于射线探测器现场标定,所述宽温度范围是指:20℃-45℃;其特征在于,所述的驱动装置包括:铝材料支撑结构,选用带光敏反馈输出的激光二级管作为激光源,对光敏反馈信号PD进行采样来实时监测激光二极管发光强度,光敏反馈信号PD为流过激光二极管的电流信号,经过电流到电压的I/V转换电路放大并转变为电压信号,由ADC采集将模拟电压信号转换为数字信号传送至FPGA,通过FPGA功率补偿计算,发送相应数字信号,经DAC将数字信号转换为模拟电压信号,驱动恒流源电路为激光二极管提供驱动电流。
2.根据权利要求1所述的一种宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动装置,其特征在于:包括具有控制发光强度的恒流源电路,以及具有激光二极管光敏反馈信号PD信号调理模块,ADC采样模块,基于FPGA的功率补偿算法模块,DAC电压输出模块、具有与上位机通讯的RS232串口模块。
3.根据权利要求1所述的一种宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动装置,其特征在于:使用FPGA控制恒流源发出窄脉冲电流信号,最窄脉冲达到100ns以内,窄脉冲激光信号用于探测器响应速率的测量工作,同时对探测器的本底噪声和基线偏移进行测量;所述FPGA能实现快速自我校准功能,从ADC将模拟信号转化为数字信号经FPGA处理后,再由DAC转化为模拟信号,整个过程处理时间在μs级别,其余部分电路信号传输时间在ns级别。
大功率半导体激光驱动电源的研制
大功率半导体激光驱动电源的研制肖慧荣,邹文栋,伏燕军,朱泉水(南昌航空工业学院测控系,江西南昌330034)提要:介绍了一种利用单片机控制的大功率半导体激光驱动电源。
系统采用恒流源、光功率反馈、继电保护、慢启动、慢关闭等软保护措施,实现对半导体激光器输出光功率的软调整及有效保护。
同时,采用半导体温度控制技术,对半导体激光器进行恒温控制,从而实现了半导体激光器光功率稳定、可靠、准确输出。
经实验证明,在0℃-40℃的环境温度下,该驱动电源可使激光器的光功率稳定度优于0.5%;温度控制精度优于±0.3℃。
关键词:半导体激光器;驱动电源;单片机控制中图分类号:TN 248.4 文献标识码:A 文章编号:0253-2743(2005)04-0038-02Design of high -pow er diode laser pow er supplyXIAO Hui -rong ,Z OU W en -dong ,FU Y an -jun ,ZHU Quan -shui(Dept.of M easuring &C ontrol Engineering ,Nanchang Institute of Aeronautical T echnology ,Nanchang ,Jiangxi 330034,China )Abstract :A high -power diode laser power supply controlled by m icroprocess or is presented.T o achieve the effective s oft protection ,s oft start -up ,s oft ad 2justment and s oft close of sem iconductor laser ,the protection of relay ,slow start -up ,slow close ,slow adjusting and the protection of over pressure and over cur 2rent etc.measure are adopted.In the same time ,to make diode laser w orking tem perature invariant ,the tem perature control technology of sem iconductor is ap 2plied.It is im plemented that exports of optics power and wavelength of sem iconductor laser are accurate ,steady and reliable ,and stronger ability in noise restraint are provided by controlling the tem perature and the w orking current of sem iconductor laser.Having been proved by the experiment ,under environment tem perature of 0℃-40℃,the diode laser power supply can make the stability of optics power export of sem iconductor laser better than 0.5%;T em perature control accuracy is better than +0.3℃.K ey w ords :diode laser ;power supply ;controlled by m icroprocess or收稿日期:2004-12-05基金项目:南昌航空工业学院测控工程研究中心开放基金资助(KG 200204004)2004年江西省工业攻关项目作者简介:肖慧荣(1963-),女,江西南昌人,学士学位,高级工程师,研究方向为传感器及仪器仪表。
光通信激光二极管驱动电路
+Vcc
镜像恒流源来设置
上图是基本型镜像恒流源电路
Ir
Rr
Io
当Q1和Q2严格配对时 Ir=Io
Ir的又是由Rr来决定的,所以改变Rr就 可以设置Io
Q2
Q1
+Vcc
下图是实际常用的一种镜像恒流源电路 Ir
Io
Io≈IrR2/R1
Rr
通过改变外接电阻R2,就可以设置Io
(调制电流或偏置电流)
Q2
光通信激光二极管驱动电路 原理与应用
陈伦裕
2006-3-10
本讲座主要内容
激光二极管驱动电路基本原理 电流控制原理 自动功率控制(APC)电路原理 稳定消光比和光功率的原理和温度补偿
激光二极管的特性
激光二极管(LD—Laser diode) 是一个电流器件,只在它通过的 正向电流超过阈值电流Ith (Threhold current)时它发出激 光
Q1
在驱动电路中有多处会用到镜像电流源,
不光用于电流设置,引出电流监控也要
R2
R1
用到镜像电流的方法
LD的温度特性
LD是半导体器件,它的特性与 二极管类似
温度升高 阈值电流Ith增大 斜效率S降低
为了保持输出平均光功率和消 光比不变,在温度上升时要增 大IBIAS和IMOD
*消光比 re=P1/P0
3. Maxim design note HFDN-18.0 The MAX3865 Laser Driver with Automatic Modulation Control
4. Analog devices Datasheet 3V Dual loop 50Mbps to 3.3Gbps laser diode driver ADN2847