一种半导体激光器的驱动电路源
第24卷第2期2007年4月黑龙江大学自然科学学报JOURNALOFNATURALSCIENCEOFHEILONGJIANGUNIVERSITYVol24No2Apri,l2007
一种半导体激光器的驱动电路源
李若明1,刘盛春2,余有龙1,2,刘浩1,孟凡斌3,胡亮1
(1.暨南大学光电工程研究所,广东广州510632;2.黑龙江大学光纤技术研究所,黑龙江哈尔滨150080;3.东北电子技术研究所,辽宁锦州121000)
摘要:根据半导体激光器对注入电流的稳定性要求高和对电冲击的承受能力差等特性,对
其驱动电路进行了设计。针对具体的980nm泵浦激光器,采用负电源模拟电路方案,研制了包含慢启动和功率稳定功能的驱动电路,其输出驱动电流稳定度达到210-4,应用于激光器后得到了
小于4的光功率稳定度。关键词:驱动电源;半导体激光器;慢启动;低噪声
中图分类号:TN2484文献标识码:A文章编号:1001-7011(2007)02-0203-04
收稿日期:2006-10-19基金项目:教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-04-0828);广东省自然科学基金重点项目(04105843)作者简介:李若明(1982-),男,硕士研究生,主要研究方向:光纤传感网络通讯作者:余有龙(1965-),男,教授,博士生导师,主要研究方向:光纤通信、传感、光纤激光器,E-mai:lyoulongyu@163.com1引言
掺铒光纤(EDF)作为增益介质已广泛应用于光纤通信、光纤传感和光纤激光器等领域,其输出功率大小
和功率的稳定性往往取决于泵源功率的稳定性,而泵源一般由半导体激光器(LD)充当,LD又受驱动电路
驱动,因此,研制高性能的驱动电路就显得尤为重要。对于实际使用的LD,只有为其提供稳定的工作电流,才有可能获得稳定的激光输出。另外,谐振腔的形变和PN结的老化与温度相关,温度不仅影响到LD输出
功率的稳定,而且还将影响泵源的寿命,因此有必要控制LD的工作温度。作为结型器件,LD承受电冲击的能力很差,因此其驱动电源中应有保护电路[1],借以缓解浪涌电流的冲击。
目前,LD驱动电路的实现方案可以分为模拟电路和数字电路两类。早期的驱动电路多采用模拟分立元
件构成电路,这样的电路常常存在体积庞大,操作繁琐的缺点[2]。近年来有学者在大功率LD的驱动电路中引入数字电路技术,以模/数和数/模转换芯片转换信号,再用单片机、数字信号处理芯片(DSP)或复杂可编
程逻辑器件(FPGA)处理信号,这样实现了电路操作的简化并完善了电路功能,与此同时,电路中高频部分
对实现系统的电磁兼容性增加了困难。对于只需要稳定的光功率输出的小功率的半导体激光器驱动电源,这种电路结构复杂、成本高,而采用模拟集成电路元件实现的小功率的半导体驱动电路在成本,和电磁兼容
能力上都有优势。
本文基于负电源,采用模拟集成电路元件,针对小功率LD,围绕降低电压源输出噪声、提高驱动电流稳定性、简化操作开展了研究,实现了一种低电压源输出噪声、高驱动电流稳定度、操作简单且成本低廉的驱动
电路。
2原理
考虑到稳定输出的LD需要驱动电路包含有高精度恒流源,且避免强浪涌脉冲存在,设计的电路由电压
调整、电流源、光功率控制、温度调整和电流显示等部分组成。
电压调整电路为后续电路提供低噪声的直流电压,这个电压通过电流源转换为电流,电流再经调整后驱动LD发出激光。光功率稳定电路通过反馈控制实现稳定输出功率的目标。温度调整电路通过控制流过半导体激光器模块内部TEC的电流,稳定激光器PN结的温度。
21电压调整电路的设计
电压调整电路采用线性设计方案。为避免火线冲击及邻近交流电路的干扰,在交流电的输入端接入了交流滤波器[3]。电压变换电路的设计同时还具有整流滤波的功能。为避免电源的通、断瞬间在电路中可能
产生的浪涌脉冲对激光器PN结的冲击,引入了慢启动电路,再通过串联调整电路,得到稳定的直流电压。
图1是慢启动的原理,电路开始导通时,Q2截止,C14、C15上没有电荷,C14两端电压为0V,Q2的e极相当
于接地,C14通过R37充电。当C14两端的电压幅值大于阈值电压Vbe时C15开始充电,直到Q2的b极电压约为-138V左右时(三极管Q2饱和导通时Vbc12V),停止充电,C15则保持一个电压使得Q2导通。慢启动速
度由时间常数R37C14决定。
串联电压调整电路的结构如图2所示,电阻R35、R39、和电位器W7组成取样电路,将可调电压调整芯片LM317T输出的电压取样传输到放大器A6-端,+端输入的是基准电压源U3(采用模拟集成电路)产
生的基准电压。放大器的输出对LM317T进行调节,调节电位器W7可以改变LM317T的输出,选用合适的
放大器和基准电压源,通过上述反馈调节可以使得电路输出始终保持很小的噪声[4]。试验结果显示当电压
源输出电压为6V,负载功率为2W时,纹波电压峰-峰值小于1mV/h,输出噪声电压的均方根小于02mv(10Hz
22电流源与功率稳定电路的设计
这部分电路是由两个独立的反馈回路构成(如图3),电流源反馈回路是在LD电流回路中串连取样电
阻,通过比较取样电阻两端的电压差和预设的基准电压来调整电流,实现电流源自身的反馈调节。
光功率的反馈控制是将LD发出激光的强度信息通过LD模块内部的PD转化为电信号,输入低噪声运算放大器,通过改变从反馈支路流入LD回路的电流,从而对LD回路的电流实施控制。这部分电路的原理
如图4所示,调节w5使电路工作于某一工作点后,流过Mos管Q3的电流I1就确定了,由于有U1Ui;I1=
U1RL,于是有I1=UiRL。功率稳定电路的工作原理是这样的:PD转化的电信号和基准电压分别进入放大器A1的
反向端-和同向端+,A1的输出调整流过反馈支路中的电流I3。I3流入LD回路中MOS管Q3的漏极(d),在I1由w5设定后,流过LD的电流I2和流过Q1电流I3的总和就保持不变。这样I3的变化趋势与I2的变化趋势相反,将电路设置成光功率升高时。I3增大,从而使I2减小,这样就建立了光功率的负反馈调
节。为更有效的保护激光器,在激光器两端并联了开关、锗晶体二极管,和小电容[5]。开关在电源开启时将
LD短路,使LD承受的电冲击减到最小,长时间不用LD时也应该将其短路;锗晶体二极管可以释放反向电
冲击;小电容起到限制LD两端电压突变的作用。204黑龙江大学自然科学学报第24卷
23电流显示与温度控制电路
流过LD回路的电流可通过串联在LD回路
中取样电阻两端的电压表示,从取样电阻两端取出电压信号,经过比例运算电路,再将放大后的信
号输送到电压表显示,调节比例系数可使得电压
表显示数值与实际流过电路的电流数值相等。半
导体激光器模块内置有热敏电阻和半导体致冷器(TEC),温度控制电路通过比较预设的基准电压
和热敏电阻两端的电压,驱动电流源给TEC供
电,为了保护TEC防止电流过大造成其损坏,还
加有限流电路(图5)。
3实验结果
31慢启动电路的输出
所设计的慢启动电路其电压变化的时间特性可借助示波器观察,图6是开启和关闭电源开关观察到的
电压随时间的变化曲线。若定义初始的0V下降到稳定幅度的90%为开启时间1,定义关断时间2为从稳
定的电压上升到该电压幅值的10%,从图8可以得出1>4s,2>9s。205第2期李若明等:一种半导体激光器的驱动电路源32驱动电流短期稳定度
为观察驱动电路稳定性,用Agilent34410A万用表观测了LD的驱动电流随时间的变化关系,图7是在
电路中串接电流表来测量电流随时间的变化,得到电流变化的幅值为003mA,按照稳定度计算公式=I0/I0计算,电流的短期稳定度为210-4.
33光功率短期稳定度
图8为LD在本驱动电路的驱动下的激光功率输出随时间的变化关系,测量光功率和电流随时间变化
时对应一个时刻记录了电流表的读数和光功率计的读数,图8和图7相对应。结果显示光功率变化的幅值小于030mW,变化率小于4。
4结论
本文采用负电源模拟方案实现了一种LD的驱动电路,该电路能够提供高稳定度的驱动电流,极大增强
激光器对电冲击的承受能力,并具有稳定输出光功率的反馈调节能力,同时还具有结构简单,成本低廉的特点,各项性能测试的结果显示该电路能满足实验室对驱动电源的要求。值得注意的是电路中功率稳定电路
的反馈调节是基于比例调节,比例调节的精度和过冲量都不理想,这影响了输出光功率的稳定,若将这部分
改进成为比例微分积分(PID)调节,调节精度和过冲量将得到改善,输出光功率的稳定度也能得到提高。最
后,驱动电路的设计思想也可以指导SLED和LED驱动电路的设计。
参考文献
[1]黄德修,刘雪峰.半导体激光器及其应用[M].北京:国防工业出版社,1999247-55.[2]刘鹏.用于半导体激光器恒流源的信号转换电路设计[D].长春:吉林大学电子科学与工程学院,2004.[3]滕明,闫丽丽.选择电源改进激光二极管性能[J].红外与激光技术,1994,23(4):58-61.[4]曲学基,王增福,曲敬铠.稳定电源电路设计手册[M].北京:电子工业出版社,20039-30.[5]陆耀华.仪器用高稳定度半导体激光器电源[J].电子技术,1994,(6):5-7.
Adrivepowerfor980nmpumplasermodule
LIRuo-ming1,LIUSheng-chun2,YUYou-long1,2,LIUHao1,MENGFan-bin3,HULiang1
(1.InstituteofOptoelectronicEngineering,JinanUniversity,Guangzhou,510632,China;2.InstituteofFiberOptics,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China;3.TheNortheastInstituteofElectronicTechnology,Jinzhou121000,China)
Abstract:Accordingtotheperformancecharacteristicsofsemiconductorlaserdiode,suchasthehighstabilityre-
quirementtodrivingcurrentandtheweakendureabilitytoelectricshock,drivepowerforpumplasermodulewas
designed.Concretelyfor980nmpumplaser,usingnegativepoweranalogcircuittechnology,anovellaserdrive
withslowturn-onandopticpowersteadycircuithasbeenrealized.Experimentalresultsshowthestabilizationofoutputcurrentattainsto210-4,lessthan4lightpowerstabilitywasobtained,whenusethedrivetoalaser
半导体激光器LD恒流源调制电路的设计与实验
半导体激光器LD恒流源调制电路的设计与实验
概述
半导体激光器（LD）是一种重要的光电器件，广泛应用于通信、医疗和雷达等领域。恒流源调制电路在LD的驱动中起到关键作用。本文将探讨半导体激光器LD恒流源调制电路的设计与实验。
设计原理
半导体激光器的工作需要稳定的电流源来实现恒定的激发电流。恒流源调制电路通过控制输入信号和反馈电路的结构来实现恒流输出。常见的调制电路设计方法包括共射极电路、共基极电路和共集极电路。
实验步骤
1. 确定实验所需元器件，包括半导体激光器、恒流源电路、反馈电路、电源等。
2. 根据实验需求选择合适的调制电路设计方法，如共射极电路。
3. 根据调制电路设计方法，搭建实验电路。
4. 进行实验前的参数调整和校准，确保实验的准确性和稳定性。 5. 施加输入信号并观察输出结果，记录实验数据。
6. 对实验数据进行分析和处理，评估恒流源调制电路的性能。
7. 针对实验结果进行必要的改进和优化，提高恒流源调制电路的稳定性和效果。
结论
本文探讨了半导体激光器LD恒流源调制电路的设计与实验步骤。恒流源调制电路的设计对于半导体激光器的驱动具有重要意义，能够实现稳定恒流输出。根据实验结果，可以进行进一步的改进和优化，提高调制电路的性能和稳定性。
参考文献：
注：以上内容仅供参考，请根据实际需求进行修改和完善。
大功率半导体激光器驱动电路及防护
第３７卷 第３期 ２００７年３月 激光与红外 ＬＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｖ０１．３７．Ｎｏ．３ Ｍａｒｃｈ．２００７ 文章编号：１００１－５０７８（２００７）０３－０２３０－０４ 大功率半导体激光器驱动电路及防护
朴德慧，郭玉彬，王天枢 （吉林大学通信工程学院光通信系，吉林长春１３００１２） 摘 要：设计了９８０ｎｍ大功率半导体激光器的驱动电路及温度控制电路，该电路制作成本低， 输出功率稳定，稳定度可达０．０１ｄＢｍ。并对激光二极管的防护作了研究，可有效防止静电、过 压、过流对激光二极管的损伤。经使用稳定可靠，输出功率稳定。 关键词：激光二极管；驱动电路；温度控制；静电 中图分类号：ＴＮ２４８．４ 文献标识码：Ａ
Ｄｒｉｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ—ｐｏｗｅｒ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ
ＰＩＡＯ Ｄｅ—ｈｕｉ，ＧＵＯ Ｙｕ—ｂｉｎ，ＷＡＮＧ Ｔｉａｎ—ｓｈｕ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇ．，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ａ ｌｏｗ—ｃｏｓｔ ｄｒｉｖｅ ａｎｄ ｔｈｅｒｍｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｐｏｗｅｒ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｔａｂｌｅ，ｉｔｓ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ０．Ｏ１ ｄＢｍ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｓｅｔ ａｌｓｏ，ｉｔ Ｃａｎ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ＬＤ ｆｒｏｍ ｓｔａｔｉｃ ｏｖｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｏｖｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔ．Ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｈａｌｆ ａ ｙｅａｒ．Ｉｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｔａｂｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＬＤ；ｄｒｉｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｔａｔｉｃ
低漂移外腔半导体激光器驱动电路的设计
总第３２卷第２期 ２００９年１２月 时间频率学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｉｍｅ ａｎｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｖｏｌ＿３２ Ｎｏ．２ Ｄｅｃ．，２００９
低漂移外腔半导体激光器驱动电路的设计
刘杰 ，阮军 ，马杰 ，张首刚
（１．中国科学院国家授时中心，西安７１０６００； ２．中国科学院研究生院，北京１０００３９）
摘要：针对自制的８５２ ｎｍ外腔半导体激光器，设计了一套低漂移的外腔半导体激光器驱动电路。 通过恒温控制模块控制激光二极管的温度，高稳恒流源驱动激光二极管，外腔温控电路用于外腔 的温度控制，高压恒压源控制外腔中压电陶瓷的长度。阐述了各部分电路的工作原理，并为降低
激光器的频率漂移对电路做了优化。测试结果显示，１ ｈ内激光器频率漂移降为１５ ＭＨｚ。
关键词：外腔半导体激光器；
中图分类号：ＴＮ７１０ 文献标识码：Ａ 驱动电路；激光器频率漂移
文章编号：１６７４－０６３７（２００９）０２—００９６—０７
外腔半导体激光器具有超窄线宽的优良特性，被广泛应用于精密原子分子光谱学、相干光通讯和原 子钟研究等诸多领域 。新型原子钟装置中，半导体激光器用于冷却原子、抽运原子态与激发原子荧光
等环节，是原子钟的关键器件。 外腔半导体激光器即给激光二极管（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ，ＬＤ）加上外部腔镜以获得超窄线宽
的激光输出 。外腔半导体激光器除了要对ＬＤ的温度和电流进行控制外，还要对外腔的长度进行控制。 外腔半导体激光器的频率漂移一般较大，一个重要原因是外腔温度变化造成的腔内空气介质折射率与腔
体几何尺寸的改变。一般商用的外腔半导体激光器频率漂移为２５０ ＭＨｚ／ｈ（Ｎｅｗｆｏｃｕｓ ７０００系列），国外
实验室的自制激光器一般为２ ＭＨｚ／ｍｉｎ或１５０ ＭＨｚ／８ｈ 。为降低实验室自制的８５２ ａｍ外腔半导体激光 器的频率漂移，我们研制了相应的电路。漂移较小的半导体激光器在研究光与物质相互作用方面具有良
基于HSPICE的半导体激光器脉冲驱动电路仿真分析
第ｌ０卷第３３期２０１０年１１月 １６７１—１８１５（２０１０）３３—８１４７—０５ 科学技术与工程 Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎ￣ｎｅｅｎｎｇ ＶｏＪ．１０ Ｎｏ．３３ Ｎｏｖ．２０１０ ⑥２０１０ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｎｇ．
基于ＨＳＰＩＣＥ的半导体激光器 脉冲驱动电路仿真分析
陈威良 刘伟平 崔忠艺 陈 鑫 （暨南大学信息科学技术学院电子工程系，广东省高等学校光电信息与传感技术重点实验室，广州５１０６３２） 摘要利用ＨＳＰＩＣＥ软件对高速脉冲驱动电路进行了仿真分析。通过仿真清晰地了解脉冲电路中的寄生参数对电路的影 响，为后续制作电路板提供了参考。与近似仿真分析不同，为了准确地反映ＬＤ的特性，建立了半导体激光器的大信号ＳＰＩＣＥ 模型；然后设计了高速ＭＯＳＦＥＴ开关电路仿真原理图，分析确定该电路中的各种参数。仿真的最终结果和实际电路的测试结 果相一致。 关键词ＨＳＰＩＣＥ 脉冲驱动 仿真 半导体激光器 中图法分类号ＴＮ２４８．４； 文献标志码 脉冲半导体激光器具有峰值功率高、体积小等 优势，已被广泛应用于激光测距、激光雷达和自由 空间激光通信等领域，而ＬＤ发射出来的光脉冲是 由激光电源产生的电脉冲直接调制得到的，光脉冲 的质量和特性在一定程度上取决于脉冲电源的设 计，因此ＬＤ脉冲驱动电源的设计是激光应用中的 一项关键技术…。而仿真分析是电路设计中关键 的环节之一，仿真结果的准确与否在很大程度上影 响着电路设计的进度。 ＨＳＰＩＣＥ是Ｍｅｔａ—Ｓｏｆｔｗａｒｅ公司为集成电路设计 中的稳态分析、瞬态分析和频域分析等电路性能的 仿真分析而开发的一款通用电路仿真程序。在 ＳＰＩＣＥ、ＰＳＰＩＣＥ等电路仿真程序的基础上，ＨＳＰＩＣＥ 加入了一些新的功能，经过不断改进，目前已是模 拟ＩＣ设计领域事实上的标准前端仿真软件。 ＨＳＰＩＣＥ具有丰富的电路分析功能，同时ＨＳＰＩＣＥ支 持各种电路模型和用户自定义模型的模拟和仿真。 利用ＨＳＰＩＣＥ仿真能省时准确的模拟电路运行的实 际情况，同时可以有效地缩短研发的周期和减少研 ２０１０年９月１３日收到 第一作者简介：陈威良（１９８３一），男，硕士研究生。研究方向：半导 体激光驱动电源。 发成本，快速准确地获得完善的电路方案。 目前，在大多数的ＬＤ脉冲驱动电路仿真分析 中，使用的都是纯阻性负载或二极管负载来代替ＬＤ 负载，以及传输线使用的都是理想的元件模型来进 行仿真分析 Ｊ。这样的做法虽然比较简单，但和实 际电路板测量出来的数据相差较大。本文通过ＬＤ 的数学模型建立了ＬＤ的大信号ＳＰＩＣＥ模型，以及 在传输线上考虑了寄生电感和电容的情况，应用于 ＨＳＰＩＣＥ仿真分析中能真实的反映ＬＤ脉冲驱动电 路的实际情况。 １半导体激光器的大信号ＳＰＩＣＥ模型 由于ＬＤ脉冲驱动电路的负载并非是纯阻性的 负载，为了真实地反应半导体激光器的本质特性， 有需要建立半导体激光器的ＳＰＩＣＥ模型。其中ＬＤ 大信号等效电路模型比较全面地反映了ＬＤ的特 性＿３］，得到了广泛的应用。世界上第一个半导体激 光器电路模型是由Ｔｕｃｋｅｒ建立的 ，根据他的推 导，单模ＬＤ的速率方程可以表示为： ｌ＋６ ｄＩ１＋Ｃ ＋ＧＳ （１） ＧＳ ＋ （ ＋６ ）： ＋ｃ ｄＳ． （２）
基于数字集成电路的半导体激光器电源的设计
设计思路 责任编辑：韩汝水
基于数字集成电路的半导体激光器电源的设计
Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ ｏｆ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ
鬟秦永华九江学院电子工程学院（江西九￣Ｚ３３２００５）
秦永华：副教授，研究方向为智能控制。
由于具有体积小、重量轻等特
点，半导体激光器（ＬＤ）在信息、
通讯、医疗等领域得到日益广泛的
应用，且与电子器件结合实现单片 光电子集成。但是ＬＤ容易受到过
电压、电流或静电荷的冲击而损坏 。］，其电源的研究愈来愈受到人们
的重视。若电源输出电压或电流波
形质量不高，又缺乏有效保护，将
导致激光器性能下降或造成损坏，
因此要设计性能优良的电源来保证 ＬＤ安全稳定地工作。
本文以数字集成电路为核心．
设计能够实现智能控制的半导体激
光器电源。
半导体激光器ＬＤ工作影响因素
半导体激光器的核心是ＰＮ结
一旦被击穿或谐振腔面部分遭到破 坏，则无法产生非平衡载流子和辐射
复合，视其破坏程度而表现为激光器
输出降低或失效。
． 造成ＬＤ损坏的原因主要为腔面
污染和浪涌击穿。腔面污染可通过净
化工作环境来解决，而更多的损坏缘 于浪涌击穿。浪涌会产生半导体激光
器ＰＮ结损伤或击穿，其产生原因是
多方面的，包括：①电源开关瞬间电 流；②电网中其它用电装备起停机：
③雷电；④强的静电场等。实际工作
环境下的高压、静电、浪涌冲击等 因素将造成ＬＤ的损坏或使用寿命缩
短，因此必须采取措施加以防护。
传统激光器电源是用纯硬件电路
实现的，采用模拟控制方式 ， ，虽
然也能较好的驱动激光，但无法实现
精确控制，在很多工业应用中降低了
精度和自动化程度，也限制了激光的
＿—ｌ ｌ ４ｇ雷子崖品畦，承 ２０１ ０．５ ＷＷＷ．ｅｅｐｗ．ｃｏｍ．ｃａ 应用。使用单片机对激光电源进行控
制，能简化激光电源的硬件结构，有 效地解决半导体激光器工作的准确、
一种GaN FET的窄脉冲激光器驱动电源系统设计
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许源;王武;倪小龙;闫钰锋;于信;白素平
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2022(30)9
【摘 要】针对半导体激光器驱动电路在低纳秒级对激光光脉冲调节困难的问题,研究了一种基于GaN高速半导体器件的半导体激光器的驱动方案,可实现激光光脉冲的宽度、高重复频率的高精度调节;在设计上,利用FPGA门电路现场可编辑、低功耗等特点,基于Xilinx Zynq平台搭建前置时序产生电路,输出时序信号;设计储能电路,通过驱动氮化镓场效应晶体管(GaN FET)作为开关控制储能回路,最终实现激光光脉冲低纳秒级的精密调节;经过实验验证和分析,该驱动电路能稳定输出脉冲宽度3~200 ns可调、重复频率0~1 MHz可调、峰值功率超过70 W、上升沿时间小于5 ns的激光光脉冲信号。
【总页数】8页(P272-279)
【作 者】许源;王武;倪小龙;闫钰锋;于信;白素平
【作者单位】长春理工大学光电工程学院;北方导航控制技术股份有限公司
【正文语种】中 文
【中图分类】TP331.2;TN47
【相关文献】 1.窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计与仿真试验2.用于半导体激光器的大电流纳秒级窄脉冲驱动电路3.脉冲激光器大电流窄脉冲驱动设计4.低功耗窄脉冲编码激光器驱动设计探讨5.大电流窄脉冲激光器电源的设计
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大功率半导体激光泵浦固体激光器脉冲电源设计
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赵清林;曹茹茹;王德玉;袁精;李述
【期刊名称】《强激光与粒子束》
【年(卷),期】2018(030)011
【摘 要】介绍一种大功率半导体激光泵浦固体激光器(DPSSL)脉冲驱动电源的设计电路及其控制方法.根据半导体激光器的工作特性,采用前级电容充电电路与后级脉冲电流产生电路相结合的电路结构.由于LCC谐振电路具有软开关特性和抗负载短路、开路的能力,又能够实现对储能电容恒流充电的功能,因此其适合做为脉冲电源中储能电容的充电电路;后级脉冲电流产生电路选择大功率MOSFET做为主控器件,利用MOSFET饱和区的漏极电流可控性,通过栅极电压控制产生负载脉冲电流.控制部分采用模拟与数字相结合的控制方式,使脉冲电源控制更加灵活,引入脉冲电流指令给定积分器,可以更有效地控制脉冲电流上升过程,抑制电流过冲,提高控制精度,使脉冲驱动电源产生类似矩形波的大功率脉冲电流.搭建了脉冲功率为28 kW的实验平台,实验达到的指标:脉冲电流幅值80 A,脉冲电压350 V,脉冲宽度100μs,重复频率100 Hz.
【总页数】6页(P123-128)
【作 者】赵清林;曹茹茹;王德玉;袁精;李述
【作者单位】燕山大学 电气工程学院,电力电子节能与传动控制河北省重点实验室,河北 秦皇岛 066004;燕山大学 电气工程学院,电力电子节能与传动控制河北省重点实验室,河北 秦皇岛 066004;燕山大学 电气工程学院,电力电子节能与传动控制河北省重点实验室,河北 秦皇岛 066004;燕山大学 电气工程学院,电力电子节能与传动控制河北省重点实验室,河北 秦皇岛 066004;燕山大学 电气工程学院,电力电子节能与传动控制河北省重点实验室,河北 秦皇岛 066004
【正文语种】中 文
【中图分类】TM461.5
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1.用于泵浦固体激光器的大功率半导体激光材料及器件实用化研究 [J], 徐波;韩勤
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【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
调制型半导体激光器恒流驱动电路设计
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调制型半导体激光器恒流驱动电路设计
作者：王 冬 吕 勇
来源：《现代电子技术》2010年第07期
摘 要:半导体激光器驱动电流的微小变化将直接导致其输出光强的波动。为实现半导体激光器的稳定功率输出,基于电压负反馈原理设计了包含软启动和限流保护电路的恒流驱动电路;同时针对为消除背景光的影响而对光源进行调制的需要,设计了包括晶体振荡电路和分频电路的集成激光器调制电路。制作具体电路并完成了相关实验。实验结果表明该电路能够提供高稳定度的驱动电流,电流稳定度达0.05%;软启动和限流保护电路可保护半导体激光器并提高其抗冲击能力。调制电路产生半导体激光器调制所需的载波信号并直接完成输出光调制,通过开关可方便地实现从256 Hz~512 kHz范围内12种常用调制频率的选择。
关键词:半导体激光器; 驱动电路; 恒流; 调制
中图分类号:TN248.4 文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)07-0092-03
Design of Modulation Constant Current Driving Circuit for Laser Diode
WANG Dong, Lü Yong
(School of Photoelectronic Information and Communication Engineering, Beijing Information
Science and Technology University, Beijing 100192,China)
Abstract: Small change of driving current can directly affect the output light intensity of the laser
半导体激光器电源控制系统的设计
第２７卷第５期 ２０１０年ｌ０月 邢台职业技术学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉｎｇｔａｉ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｃｏｌｌｅｇｅ 、ｂＩ．２７ ＮＯ．５ Ｏｃｔ．２０１Ｏ
半导体激光器电源控制系统的设计
毕艳军
（邢台职业技术学院电气工程系，河北邢台０５４０３５）
摘要：根据半导体激光器的特性，设计了一种单片机控制的半导体激光器电源系统。本系统 较大地改进了半导体激光器电源的可靠性，提高了半导体激光器的输出稳定性，延长了激光器
的使用寿命。该系统具有性能可靠、精度高、结构简单、成本低廉等优点。
关键词：半导体激光器；驱动电源；控－ｔ，４系统 中图分类号：ＴＭ９１９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－－６１２９（２０１０）０５—００８８—０３
一、引言 目前，半导体激光器以其转换效率高、体积小、重量轻、可靠性高，能直接调制以及能与其它半导
体器件集成等优势近年来发展一直很迅猛，已经广泛应用于通信、光学数据存储、固体激光器泵浦、材
料加工精密测量、生物医疗等领域。半导体激光器的广泛应用，要求其驱动电源也要不断的发展和完善。 由于半导体激光器属于超高功率密度器件，具有很高的电流和电压稳定度。以往的半导体激光器电源中，
保护措施比较复杂，可移植性差，不易推广，国外的一些性能较好的电源采用了比较完善的保护技术， 但其价格都比较昂贵。
单片机的应用目前已经很成熟稳定，且价格低廉，它适合于数字信号处理，能进行大量数据计算， 能应用以往简单逻辑电路不能胜任的实时处理算法。由于半导体激光器的特殊性需要防电流浪涌，同样
可以通过程序很好实现，从而使电源性产生质的飞跃。同时，运用单片机的软硬件调节作用，可以很好
的实现多功能的驱动电源的输出，达到半导体激光器不同应用场合对于电源的不同需求。 二、半导体激光器工作原理 半导体激光器是利用半导体材料内产生的受激辐射和谐振腔提供的光反馈制作的一类半导体器件。 主要包括ＩＩＩ．Ｖ、ＩＩ一Ⅵ和Ⅳ一Ⅵ族半导体激光器。按激发方式分为激发、电子束激发和ＰＮ结注入电流激