电子器件
Chinese Journal of Electron Devices
第38卷第6期2015年12月
Vol 38
No.6
Dec.2015
Research and Design of Driving Circuit for Semiconductor Laser *
YUAN Lincheng ，JIANG Shubo *，SONG Xianglong ，LU Zhifeng
（School of Automation and Electrical Engineering ，Nanjing University of Technology ，Nanjing 211816，China ）
Abstract ：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 200kilo -count/s to 400kilo -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.Key words ：drive circuit ；constant current source ；multisim ；laser ；EEACC ：4320J doi ：10.3969/j.issn.1005-9490.2015.06.016
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
（南京工业大学自动化与电气工程学院，南京210009）
摘要：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200kilo -count/s 至400kilo -count/s 范围内，具有极高的稳定性与精度，实验结果表明足以满足后续实验要求。
关键词：驱动电路；恒流源；multisim ；激光器；中图分类号：TP253文献标识码：A
文章编号：1005-9490(2015)06-1287-05
半导体激光器是由于半导体中的电子跃迁使得光子受到激励最终发射而产生的光振荡器和光放大器的总称呼［1］。由于激光具有单色性好和强光光束这俩方面的特性，使得它在很多技术领域中得到广泛的应用［2］。但由于半导体激光器是高功率密度且具有高量子效率的器件，激光二极管对电流的冲击承受能力又差，电流的微小变化将导致半导体激光器参数的变化，这些因素都影响到了半导体激光器的安全使用［3-4］。因此在实际操作中对驱动电路的性能和安全性都有很高的要求。为了确保半导体激光器的稳定可靠的工作，设计出抗干扰性、可靠性以及安全保护性等特性强的电路尤为必要。
1半导体激光器工作原理
半导体激光器以半导体的材料为工作物质，它
是相干光源。为了得到相干的受激光输出需要满足粒子数反转和阀值条件。粒子数反转条件是必要的，只有高能态的粒子数应多于低能态的粒子数才能使有源工作物质产生增益。而阀值条件则需要前者产生的增益能够克服有源介质内部的损耗和输出损耗。激光器只有在阀值以后才能出现净增益［5］。由于半导体激光器是一种直接注入电流的电子——光子转换器件，因此常用阀值电流来评定激光器的性能。
————————————
项目来源：国家自然科学基金（青年基金），基于光子晶体光纤的拉曼谐振增强效应研究（61308066）收稿日期：2015-01-08
修改日期：2015-03-04