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。

８／２８３２－３５长春工程学院学报（自然科学版）２０２０年第２１卷第２期Ｊ．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　Ｉｎｓｔ．Ｔｅｃｈ．（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｄｉ．），２０２０，Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２ＩＳＳＮ　１００９－８９８４ＣＮ　２２－１３２３／Ｎｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－８９８４．２０２０．０２．００８高稳定度半导体激光器恒流驱动电路设计收稿日期：２０２０－６－１２基金项目：吉林省教育厅“十三五”科学技术研究项目（ＪＪＫＨ２０１８０９８４ＫＪ）长春市科技计划项目（１８ＳＳ００８）作者简介：黄丫（１９７８－），女（汉），长春人，讲师，博士主要研究高速光电子学。

黄　丫１，３，田小建２，于　兰１，卢　虹１，李胜男１，孟　瑜１（１．长春工程学院能源动力工程学院，长春１３００１２；２．吉林大学电子科学与工程学院，长春１３００１２；３．吉林省建筑能源供应及室内环境控制工程研究中心，长春１３００１２）摘　要：设计了一种半导体激光器恒流驱动电路，使用金属—氧化物半导体场效应晶体管作为电流控制元件，通过反馈网络稳定电流，提高驱动电路输出模块的驱动能力和稳定性。

电路中设有限流保护和软起动保护，使半导体激光器驱动电路在提供大输出电流的同时，保证其稳定性、可靠性和安全性。

经实际测试，该驱动电路能够满足设计需求，为其他类似电路的设计提供了参考。

关键词：半导体激光器；恒流驱动；稳定度；软启动中图分类号：ＴＮ２９文献标志码：Ａ 文章编号：１００９－８９８４（２０２０）０２－００３２－０４０　引言半导体激光器又称为激光二极管，是采用半导体材料作为工作物质的激光器。

半导体激光器是最实用最主要的一类激光器。

它体积小、寿命长，可采用简单的注入电流的方式来泵浦，其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。

基于这些优点，半导体激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面获得了广泛的应用［１－２］。

随着半导体激光器需求量的增加，其驱动电源的重要性也不断提高。

高精度半导体激光器驱动电源系统的设计刘平英,丁友林(金肯职业技术学院 江苏南京 211156)摘 要:介绍一种以DSP T M S320F2812控制模块为核心的高精度半导体激光器驱动电源系统的设计。

该系统以大功率达林顿管为调整管加电流负反馈电路实现恒流输出,利用DSP 内部集成的模/数转换器对输出电流采样,并经过PI 算法处理后控制PW M 输出实现动态的误差调整,消除电路中的静止误差。

为了提高系统的稳定性,在系统中加入过流、过压保护和延时软启动保护等功能。

结果表明,输出电流范围在10~2500mA 内,输出电流变化的绝对值小于输出电流值的0.1%+1mA,从而确保了半导体激光器工作的可靠性。

关键词:DSP ;半导体激光器;PI 算法;PW M中图分类号:T N248.1 文献标识码:B 文章编号:1004-373X(2009)08-166-04Design of High Precision Semiconductor Lasers Driver Source SystemL IU Ping ying ,DI NG Yo ulin(Ji nken Co ll eg e o f T echno log y,Nanjing,211156,China)Abstract :A highly pr ecise cur rent source dr iver system o f semiconductor laser s is pr esented,w hich ado pts the DSP T M S320F 2812as co ntr ol co re unit.T he system uses a combinatio n of high -pow er Darlingto n tr ansisto r as an adjust or and neg ativ e feedback cir cuit o f cur rent to r ealize constant cur rent output.T he DSP inter ior integr ated A DC is used to sample the cur rent date that co ntr ol the output of P WM after PI algo rit hm pro cessed,w hich is to r ealize dy namic err or regulation and eliminate static er ro r in the circuit.T he pro tect functio n at ov er-curr ent o r ov er-vo ltag e protection circuit and delay star tup unit is added into the sy stem t o impro ve its st abilit y.T he r esult s o f ex periments show that the curr ent output o f the system is betw een 10~2500mA ,and the absolute v alue of the chang ing curr ent output is smaller than 0.1%+1m A,and ensure that lasers diode runs r eliably.Keywords :DSP;semico nduct or lasers diode;P I alg or ithm;P WM收稿日期:2008-07-22基金项目:江苏省高校高级人才科研基金资助资助(04JDG021)0 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。

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。

查阅相关文献资料，设计半导体激光器驱动电路，说明设计思路和电路模块的功能
图1
在半导体激光器的设计中，为了便于对光功率进行自动控制，通常激光器内部是将LD 和背向光检测器PD集成在一起的，见图1。

其中LD有两个输出面，主光输出面输出的光供用户使用，次光输出面输出的光被光电二极管PD接收，所产生的电流用于监控LD的工作状态。

背光检测器对LD的功率具有可探测性，可设计适当的外围电路完成对LD的自动光功率控制。

激光器电路的设计框图如图所示，将电源加在一个恒压电路上，得到恒定的电压，再通过一个恒流电路得到恒定的电流以驱动LD工作.
其中恒压电路如图2，由器件XC9226以及一个电感和两个电容组成。

XC9226是同步整流型降压DC/DC转换器，工作时的消耗电流为15mA，典型工作效率高达92%，只需单个线圈和两个外部连接电容即可实现稳定的电源和高达500IllA的输出电流。

其输出纹波为10mV，固定输出电压在0.9v到4.0V范围内，以loomv的步阶内部编程设定。

该电路中，输出的恒定电压设定为2.6v。

图2
恒流电路如图3，主要由LMV358、三极管以及一些电阻和电容共同组成.LMv358是一个低电压低功耗满幅度输出的低电压运放，工作电压在2.7v到5.5v之间。

从恒压电路输出的2.6V电压经过Rl、RZ分压后，在LMv35s的同相输入端得到恒定电压Up，Up加在一个电压串联负反馈电路上，得到一个输出电压Uo。

Uo再通过一个电阻和电容组成的LR滤波
电路上，得到恒定的直流电压uol，将uol作用在由三极管8050组成的共射级放大电路上，得到恒定的集电极电流Ic，k又通过一个滤波电容得到恒定的直流工作电压。

图3。

STM32的窄线宽半导体激光器驱动电路设计
丁少轩;刘文耀;潘梓文;刘昊东;陶煜;唐军;刘俊
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2023(23)2
【摘要】设计了一种高稳定性的激光器驱动电路。

激光器驱动电路硬件主要包括温控模块、恒流驱动模块以及电流调谐模块,电路设计采用STM32微处理器作为主控芯片,ADN8443作为温度控制器件,结合PWM控制方案实现温度控制,设计恒流驱动电路以及电流调谐电路实现半导体激光器的稳定输出。

经过测试,功率稳定度为0.16%,波长稳定度为0.23 ppm,电路具有可调谐、体积小、效率高、驱动能力强等优点,能够实现激光器的稳定控制。

【总页数】5页(P29-32)
【作者】丁少轩;刘文耀;潘梓文;刘昊东;陶煜;唐军;刘俊
【作者单位】中北大学量子传感与精密测量山西省重点实验室;中北大学动态测试技术国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN249
【相关文献】
1.硅光子芯片外腔窄线宽半导体激光器
2.高稳频窄线宽半导体激光器
3.638nm光栅外腔窄线宽半导体激光器
4.窄脉冲大电流半导体激光器驱动电路设计与仿真
5.基于半导体激光器窄线宽光子微波信号获取
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

低功率980nm波长半导体激光器驱动电路设计作者：董阳陈海燕程昌彦黄春雄来源：《现代电子技术》2014年第13期摘要：设计一种用于光生微波/毫米波信号源的低功率980 nm波长半导体激光器驱动电路，主要包括保护电路、反馈电路、功率检测、恒流源设计、温控电路及单片机显示电路等。

将所设计的驱动电路用于LDM9P603型蝶形激光器的驱动，对980 nm波长泵浦激光器的输出特性进行测试。

关键词： 980 nm波长泵浦源；恒流源；温度控制器；单片机控制器中图分类号： TN248.4⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）13⁃0119⁃03 Design of driving circuit of low⁃power 980 nm laser diodeDONG Yang， CHEN Hai⁃yan， CHENG Chang⁃yan， HUANG Chun⁃xiong（School of Physics Science and Technology， Yangtze University， Jingzhou 434023，China）Abstract： The driving circuit of a low⁃power 980 nm LD used for the photonic generation microwave and millimeter wave signal sources was designed， which consists of protection circuit，feedback circuit， optical power detection， constant⁃current source design， temperature control circuit， MCU display circuit， etc. The circuit is used to derive the LDM9P903 butterfly LD. The output characteristics of 980 nm LD were tested.Keywords： 980 nm LD； constant⁃current source； temperature controller； MCU controller0 引言高性能的980 nm波长半导体激光器（LD）在激光器、光放大器、光信息处理等领域具有重要应用[1⁃5]。

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，以提高驱动芯片的响应速度和稳定性；还有人使用瞬态电压抑制器，以避免过压对芯片的损害。

2020.1 设备监理44Technological Process技术工艺0 引言现有激光测量仪的测量原理为上、下CCD 接收系统同步测量目标，这就要求光电CCD 测量系统的上、下接收系统必须保持同步曝光时间。

在测量不同目标、现场粉尘以及目标在辊道颠簸传送等情况下，由于光电CCD 测量系统的上、下接收系统接收激光器能量上存在差异，在同一曝光时间下会导致光电CCD 测量系统的信号产生饱和或过低现象，给测量结果带来误差甚至是测量错误。

本设计是一种根据光电CCD 测量系统接收到的目标激光漫反射功率，自适应调整激光器驱动电流而改变激光器输出功率的技术，可达到抑制光电CCD 信号产生饱和或过低的目的，解决光电CCD 测量系统在激光器漫反射功率突兀变化产生测量误差的问题。

本文从半导体激光器特性出发，使用ADN8810芯片实现功率调节，主控器STM32F103进行数据分析，给ADN8810发送指令。

1 设计原理本设计使用单片机为ST 公司的STM32F103，通过主控器接收光电CCD 测量系统信号反馈信号，控制功率芯片ADN8810实现功率控制。

2 驱动电路整个电路包括电源部分、CCD 光电接收模块、激光器模块以及功率控制模块。

如图1所示。

系统的CCD 光电接收模块，用来控制激光器功率的增大和减少。

STM32F103接收数据，通过SPI 接口给功率控制模块发送指令，实现激光器模块输出相应的功率。

其中，激光使用的是T0-92的半导体激光器，波长为405nm，其功率变化范围为20mW ~ 60mW。

3 各模块的设计（1）CCD 光电接收模块。

光电CCD 接收模块如图2基于ARM 的半导体激光器驱动电路设计■温方金 艾朝辉 方扬扬 贾治国 吕坤摘要：为了适应激光测量仪器的应用场景，本文设计了一种高可靠性、低成本的半导体激光器驱动电路。

该设计以Cortex-M3内核的STM32F103单片机为核心，具有自适应改变半导体激光器功率的驱动电路，通过使用ADN8810芯片实现功率控制。

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 frequencyvariation,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 sourcecircuit,protec⁃tion circuit and time delay buffer circuit four parts;C is simulated by software Multisim. The actual circuit results compares withthe 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。

半导体激光器LD恒流源驱动电路的设计与实验半导体激光器LD恒流源驱动电路的设计与实验这款半导体激光器的恒流源驱动电路，是根据实际的项目需求进行设计的。

项目要求是半导体激光器得根据探测距离，能改变输出光功率，这就要求半导体激光器的驱动电路输出的电流是可调的，这样现阶段几种半导体激光器驱动电路中只有恒流源驱动电路可以做到这一点，实现这种功能是通过改变恒流源电路的基准电压而实现的。

进行恒流源驱动电路的设计的方法是在先仿真的基础上进行的，项目所需要的恒流源驱动电路的设计参数是恒流源输出电流是0-1A可调。

1 恒流源软件仿真为精确仿真出结果，为以后的设计提供理论依据，选用的电路仿真软件是NI公司的Multisim10软件，该款软件经历几代的发展，功能不断的完善，其数据库包含常用的所有元器件，能进行模拟电路的仿真、数字电路的仿真，其仿真结果的准确性高，能为设计提供设计依据。

恒流源仿真结果恒流源仿真电路选取了单电源供电的集成运放LM2900N、功率管IRF540、供电的电源电压是9V，为测量电路输出的电流，将万用表调整到电流档串联到电路中进行测量，以上图可见、设计的电路是很简单的。

集成运放U2B的作用是将采样电阻所测得电压反馈回输入端，通过集成运放U2A与输入端的基准电压进行比较。

恒流源仿真电路是一款很经典恒流源电路，具有的优点是电路稳定性很高、这款恒流源电路在基准电压不变的情况下，可以很容易的进行恒流源输出电流大小的调整，因为只需要调整电阻R3、R3的阻值即可。

仿真结果显示，当将采样电阻的阻值选为1欧姆、R3R4?13、基准电压选取为2V时，仿真结果得到的电流是1.5A。

在仿真过程中、通过选取不同的基准电压和R3、R3的值可以得到不同的电流值，这样仿真结果为实际的电路设计提供很好参考依据。

为了进一步简化恒流源驱动电路的设计、又作了如下的设计仿真。

选取的功率管是IRF530、采样R1的阻值为1欧姆、选取的电压比较器是单电源供电的集成运算放大器LM2900N，在电路仿真中，可以看见当基准电压选为1V、采样电阻为1欧姆时，恒流源的输出电流是0.9A，这与理论推导的结果完全一样。

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)07-0092-03Design of Modulation Constant Current Driving Circuit for Laser DiodeWANG 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 diode. In order to obtain stable output, based on the voltage negative feedback principle, a constant current driving circuit is designed which also contains slow turn-on and current limit circuits. The modulation of the light source is needed to eliminate the influence of the background light, therefore an integral modulation circuit for laser diode is designed. The results prove that it can provide high stability driving current, the stability of current is up to 0.05%. Slow turn-on and current limit circuits can ensure laser diode operating safety. The integral modulation circuit produces carrier signal needed for laser diode modulation and directly modulates output optical intensity. Twelve kinds of commonly used modulation frequency can be easily selected by switches from 256 Hz to 512 kHz.Key words: semiconductor laser; driving circuit; constant current; modulation0 引言半导体激光器以其超小型、高效率、结构简单等优良特性被广泛应用于科研、国防、医疗、加工等领域,其相应的驱动技术也显得越来越重要[1]。