脉冲半导体激光器驱动电源的设计

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DC-DC电路，输出滤波电路，控制电路4个部分。

半导体激光器驱动电路设计（两款半导体电路设计）一。

半导体激光器驱动器输出电路的设计随着科学技术的飞速发展，半导体激光器技术已深入到国民经济和国防建设的各个领域。

半导体激光器具有其它激光器无法比拟的特性，比如：常见的激光器如He-Ne激光器，采用高压激发（约1500V），而半导体激光器采用3～5V的低电压激发，相比之下，半导体激光器的激励方式较为安全，并且效率比普通激光器高数十倍；在一些测量仪器中，选用半导体激光器照明，能满足单色性好，相干性好，光束准直，精度高等要求，在远距离通讯、激光雷达、数字信号的存储和恢复、激光测距、机器人、全息应用、医学诊断等方面都有广泛的应用。

但半导体激光器对工作条件要求苛刻，在不适当的工作或存放条件下，会造成性能的急剧恶化乃至失效。

所以，使激光器正常工作的激光器驱动电源就显得尤为重要。

因而在实际应用中对激光器驱动器的性能有着很高的要求。

半导体激光器（LD）具有体积小、重量轻、转换效率高、工作寿命长等优点，在工业、军事、医疗等领域得到了广泛应用。

LD是以电流注入作为激励方式的一种激光器，其使用寿命、工作特性在很大程度上取决于所用驱动电源的性能好坏。

半导体激光器本身的性质决定其抗浪涌冲击能力差，这就要求驱动电源的稳定度高，浪涌冲击小，因此驱动电源中需要各种保护电路以满足实际要求。

通常用慢启动电路、TVS（瞬态抑制器）吸收电路、限流电路等来防止浪涌冲击及电流过大。

但大功率半导体激光器的工作电流较大，并且半导体激光器比较脆弱，传统的慢启动电路、TVS 吸收电路不能很好地满足实际要求。

1 半导体激光器驱动器的理论分析半导体激光器的应用广泛，因而其相应的驱动技术也显得越来越重要。

半导体激光器的驱动技术通常采用恒电流驱动方式，在此工作方式中，通过电学反馈控制回路，直接提供驱动电流电平的有效控制，由此获得最低的电流偏差和最高LD（Laser Diode）输出的稳定性。

整体的设计思想是运用负反馈原理稳定输出电流，由此获得最低的电流偏差和最高的电流输出稳定性。

脉冲激光器驱动电路的设计与应用介绍脉冲激光器是一种能够产生高峰值功率、短脉冲宽度的激光器。

它在许多领域中都有广泛的应用，包括激光加工、医学治疗、通信等。

脉冲激光器的驱动电路起着至关重要的作用，它能够确保激光器的稳定工作并产生所需的脉冲参数。

本文将详细介绍脉冲激光器驱动电路的设计原理和应用。

设计原理脉冲激光器的工作原理脉冲激光器通常由激光介质、泵浦源和驱动电路组成。

激光介质通过泵浦源的能量输入，产生激发态粒子的反转分布。

当反转分布达到一定程度时，通过光学谐振腔的反射作用，可以实现激光的正反馈放大，从而产生激光脉冲。

驱动电路的作用驱动电路的作用是提供适当的电流或电压信号，使激光介质能够产生所需的激发态粒子反转分布，从而产生脉冲激光。

驱动电路需要满足以下几个要求： 1. 提供稳定的电流或电压信号，确保激光器的稳定工作。

2. 控制激光器的脉冲宽度和重复频率，以满足不同应用需求。

3. 提供保护功能，避免激光器因过电流或过压而损坏。

驱动电路的设计电源设计脉冲激光器通常需要较高的电源电压和电流。

为了确保电源的稳定性和可靠性，可以采用稳压稳流电源或者直流稳压电源。

稳压稳流电源能够根据激光器的工作状态自动调整输出电流和电压，保持恒定。

直流稳压电源则需要通过电压和电流调节器手动调整输出参数。

控制电路设计控制电路主要用于控制激光器的脉冲宽度和重复频率。

其中，脉冲宽度由激光介质的特性和谐振腔的参数决定，可以通过调节激光介质的泵浦源和谐振腔的参数来实现。

重复频率则由驱动电路的时序控制器控制，可以通过改变时序控制器的频率来调节。

保护电路设计保护电路用于保护激光器免受过电流、过压等损坏。

常见的保护电路包括过流保护电路、过压保护电路和过温保护电路。

过流保护电路可以监测激光器的电流，当电流超过设定值时，及时切断电源以避免激光器损坏。

过压保护电路则可以监测激光器的电压，当电压超过设定值时，自动切断电源。

应用脉冲激光器驱动电路在许多领域中都有广泛的应用。

一种半导体激光器驱动电源的设计林咏海,毛海涛,张锦龙,冯伟,柴秀丽,牛金星,李方正(河南大学物理与信息光电子学院,河南开封475001)提要:根据半导体激光器的光功率与电流的关系,通过慢启动电路,纹波调零电路,功率稳恒电路等解决了使用中在工作温度范围内其输出功率不稳定的问题。

本文设计的电路稳定度达到4 10-4。

关键词:半导体激光器;功率增益自动控制电路;驱动电源中图分类号:TN248.1 文献标识码:A 文章编号:0253-2743(2006)01-0014-01The design of driving source for semiconductor laserLIN Yong-hai,MAO Hai-tao,ZHANG Ji n-long,FENG Wei,CHAI Xiu-li,NIU J in-xing ,LI Fang-zheng(School of Physics and Information Optielectronics,Henan Universi ty,Kai feng 475001,China)Abs tract:Based on the characteris tics of electronic c urrent and optical po wer for s emiconductor las er,an applicable LD drivi ng source is desi gned and fabri cated by sl ow-start circuit,stable wavines s circuit and APC.Power control is achieved.The steadiness is 4 10 4.K ey words :semiconductor las er;auto power controller(APC);drivi ng source收稿日期:2004-04-05作者简介:李咏海(1980-),男,河南民权人,硕士生,主要从事激光电源的研究。

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。

半导体激光器驱动电源半导体激光器是一种应用广泛的激光设备，在通信、医疗、材料加工等领域发挥着重要作用。

而激光器的工作需要稳定而高效的驱动电源来提供电能，以保证其正常运行。

本文将介绍半导体激光器驱动电源的基本原理、设计要求和现有的几种常用方案。

一、基本原理半导体激光器需要一个稳定的电流源来进行驱动，以产生稳定的激光输出。

驱动电源的主要任务是提供所需的电流，并确保输出电流的稳定性和精确性。

为了实现这一目标，驱动电源通常采用了反馈控制的方式，通过不断监测和调节输出电流，以使其保持在设定值附近。

二、设计要求在设计半导体激光器驱动电源时，需要考虑以下几个关键要求：1. 稳定性：驱动电源必须能够提供稳定的输出电流，以确保激光器的工作正常。

任何电流的波动都可能导致激光输出功率的变化，甚至影响激光器的寿命。

2. 精确性：激光器的工作需要精确的电流控制，因此驱动电源必须能够输出精确的电流值。

这对于一些要求高精度的应用尤为重要，如光学仪器和精密加工。

3. 效率：激光器工作时产生的热量较大，因此驱动电源的效率也是一个重要考虑因素。

高效的驱动电源可以减少能量的损耗，同时也减少热量的产生，有助于延长激光器的寿命。

4. 保护功能：驱动电源应具备多种保护功能，如短路保护、过热保护、过压保护等，以确保驱动电源本身和激光器的安全运行。

三、常用方案根据不同的需求和应用场景，目前有多种常用的半导体激光器驱动电源方案。

以下将介绍其中的几种：1. 线性稳压电源：线性稳压电源是一种简单且成本较低的方案。

其原理是通过稳压二极管等器件来实现电流的稳定输出。

然而，由于其工作效率较低并且对输入电压波动较为敏感，因此在某些高功率激光器驱动场景下并不适用。

2. 开关电源：开关电源是目前广泛应用于半导体激光器驱动的一种方案。

它采用开关电路来实现高效能的转换，可以提供稳定的输出电流并适应不同的输入电压波动。

开关电源还具备较好的保护功能和反馈控制能力，适用于各种激光器的驱动需求。

收稿日期:2003-10-16.光电技术应用半导体激光器稳功率脉冲电源设计刘澄(国电电力集团国电环境保护研究所, 江苏南京210031摘要:根据半导体激光器的温度2驱动电流2光功率特性, 通过脉冲驱动技术、功率控制技术和抗浪涌技术的综合应用, 设计、制作了一种实用的半导体激光器脉冲驱动电源, 解决了半导体。

关键词:半导体激光器; 脉冲电源; 浪涌; 功率控制中图分类号:TN248. 4文献标识码:A-0235-03Design of Semiconductor LasersL IU Cheng(G Protection I nstitute , G uodian Pow er G roup , N anjing 210031, CHNAbstract :on the characteristics of the temperature 2driving current 2optical power for semiconductor lasers , an applicable semiconductor laser pulse driving source is designed and fabricated by using the pulse driving , power control and anti 2surge techniques. Both the problem of common surge impulse in the application of semicnductor lasers and the difficulty of optical power synchro control when the pulse drived in the range of wider temperature are solved.K ey w ords :semiconductor laser ; pulse source ; surge ; power control1引言半导体激光器(LD 的一个重要的特性就是:在驱动电流大于阈值电流以上的一段区域, 驱动电流与输出光功率近似呈线性关系, 这样就可通过调制驱动电流来对LD 的输出光进行直接调制, 调制频率可高达几兆赫兹。

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 VGCMIL........ X SC1A ETinw ______ • 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。

高精度半导体激光器驱动电源系统的设计O 引言半导体激光器(LD)是一种固体光源，由于其具有单色性好，体积小，重量轻，价格低廉，功耗小等一系列优点，已被广泛应用。

LD 是理想的电子－光子直接转换器件，有很高的量子效率，微小的电流和温度变化都将导致其输出光功率的很大变化。

因此，LD 的驱动电流要求非常高，必须是低噪声、稳定度高的恒流源，一般电源很难满足要求。

此外，瞬态的电流或电压尖峰脉冲，以及过流、过压都会损坏半导体激光器。

这里将以TI 公司的DSP 芯片TMS320F2812 为控制核心，实现带有多种保护的双闭环高精度半导体激光驱动电源系统。

1 系统总体设计恒流源一般采用集成运算放大器和一些分立元器件及单片机构成的“压控恒流源”方法实现，与纯模拟元件构成的恒流源相比，这种方法在恒流精度和线性度上都有明显的提高。

但是该方法中单片机是用作显示与控制电压的给定，并未对输出电流实时检测和控制，属于开环控制系统，影响了恒流源的稳定性及精度。

该系统由“压控恒流”电路、信号采样和调理电路、保护电路、键盘、LCD 显示、RS 232 通信接口以及DSP 处理器等环节组成，系统结构框图如图1 所示。

通过键盘输入给定，并在LCD 上显示，同时经F2812 运算处理后输出相应占空比的PWM 信号。

PWM 经低通滤波器、放大调理后实现D／A 变换并作为“压控恒流”模块(V-I Constant Current)的控制电压实现“压控恒流”。

F2812 实时对输出的电流采样，采样数据经数字滤波、分析处理后与给定电流值相比较，得到差值作为PI 调节算法表达式中的输入量，通过PI 运算得到控制量Uk 来调整PWM 的输出实现恒流。

2 系统硬件设计2．1 直流电源模块实现直流电源模块主要由变压、整流、。

脉冲激光器驱动电路的设计与应用脉冲激光器驱动电路是一种专门用于控制和驱动脉冲激光器的电路。

它的主要作用是产生恰当电压脉冲以激发激光器发射出稳定、高能量的脉冲，控制激光器输出脉冲的形态，从而实现高精度激光加工、医疗和科研等领域的应用。

因此，脉冲激光器驱动电路的设计与应用具有重要意义。

在脉冲激光器驱动电路的设计中，关键是要理解激光器特性和对控制电路的要求，确定适合的电路拓扑结构和工作方式，选择合适的电路元器件，并进行仿真和实验测试。

在实际应用中，还需要考虑激光器和控制电路的匹配和稳定性、尺寸和重量限制等因素。

常见的脉冲激光器驱动电路包括调制式和非调制式两种类型。

调制式驱动电路采用外部信号调制激光器，可以实现高速率的激光脉冲输出；非调制式驱动电路则通过内部开关控制放电，可以实现高精度、高稳定性的激光脉冲输出。

在电路元器件的选择上，需要注意功率、速度、可靠性等方面的匹配，例如 MOSFET、Bipolar 等晶体管，快速恢复二极管等。

脉冲激光器驱动电路在精密微加工、医学、科学研究等领域的应用非常广泛。

在精密微加工领域，激光切割、打孔和焊接等加工过程需要高稳定性和精度的激光输出，脉冲激光器驱动电路的应用可以保证输出脉冲的精度和一致性。

在医学领域，激光治疗和激光手术需要控制激光器输出的能量和形态，以确保治疗效果和患者的安全。

在科学研究中，激光器的高精度测量和量子物理实验等需要高灵敏度和高稳定性的激光器输出。

总之，脉冲激光器驱动电路的设计和应用涉及多个领域的交叉应用，需要掌握电子、光学和机械等多学科知识和技能，并不断地改进和优化电路结构和性能，以满足不同应用领域的需求。