半导体激光器驱动电路设计_图文(精)

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。

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。

半导体激光管驱动电源电路原理图半导体激光管(LD)和普通二极管采用不同工艺，但电压和电流特性基本相同。

在工作点时，小电压变化会导致激光管电流变化较大。

此外电流纹波过大也会使得激光器输出不稳定。

二极管激光器对它的驱动电源有十分严格的要求；输出的直流电流要高、电流稳定及低纹波系数、高功率因数等。

随着激光器的输出功率不断加大，需要高性能大电流的稳流电源来驱动。

为了保证半导体激光器正常工作，需要对其驱动电源进行合理设计。

并且随着高频、低开关阻抗的MOSFET技术的发展，采用以MOSFET为核心的开关电源出现，开关电源在输出大电流时，纹波过大的问题得到了解决。

由于大电流激光二极管价格昂贵，而且很容易受到过电压，过电流损伤，所以高功率仅仅有大电流开关模块还不能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、电流不要过冲。

因此，需要提出一整套切实可行的技术措施，来满足高功率二极管激光器的需要。

1系统构成装置输入电压为24V，输出最大电流为20A，根据串联激光管的数量输出不同电压。

如果采用交流供电，前端应该采用AC／DC作相应的变换。

该装置主要部分为同步DC／DC变换器，其原理图如图1所示。

Vin为输入电压，VM1、VM2为MOSFET，VM1导通宽度决定输出电压大小，快恢复二极管和VM2共同续流电路，整流管的导通损耗占据最主要的部分，因此它的选择至关重要，试验中选用通态电阻很低的M0SFET。

电感、电容组成滤波电路。

测量电阻两端电压与给定值比较后，通过脉冲发生器产生相应的脉宽，保持负载电流稳定。

VM1关断，快恢复二极管工作，快恢复二极管通态损耗大，VM2接着开通续流，减少系统损耗。

2工作原理VM1导通ton时，可得：公式，电流纹波为：公式，VM1关断，电流通过VD续流，接着VN2导通。

由于VM2的阻抗远小于二极管阻抗，因此通过VM2续流。

VMl、VN2触发脉冲如图2所示。

图2中td为续流二极管导通时间。

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。

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。

半导体激光器LD 开关电源驱动电路的设计和实验开关电源相比线性电源它的转换效率高、电能利用率高，但纹波系数较大，本节将讨论半导体激光器在开关电源驱动下特性分析，并设计出一款稳定的半导体激光器的开关电源驱动电路。

首先应从半导体激光器工作特性出发，分析出开关电源驱动半导体激光器所应具备的条件，而结温、结电压、结电流是直接决定半导体激光器的工作特性的参量，因此分析开关电源驱动半导体激光器的特性、实际就是分析在开关电源驱动下半导体激光器结温、结电压、结电流这三者之间的关系。

1 恒流模式下的结温与工作特性研究根据半导体物理学理论，PN 结在小注入条件下的正向电流与电压近似满足下式：0exp qU I I kT ⎛⎫= ⎪⎝⎭很明显，正向电流和PN 结的节电压不是线性关系。

当载流子大注入时即半导体激光器满足载流子反转，开始向外输出激光时的工作条件，PN 结的电流-电压特性将会发生变化，不在遵从电流和PN 结结电压之间的关系式。

因为P 区为阻止空穴的扩散维持电中性，必然建立一个电场，成为自建电场，这样势必使加载在PN 上的结电压有一部分电压加在P 区。

此时PN 结的电流和结电压的关系公式需加以修正：0exp 2qU I I kT ⎛⎫= ⎪⎝⎭()320exp 2g E I f T T kT -⎛⎫= ⎪⎝⎭I ：正向电流；0I ：反向饱和电流；U ：pn 结正向电压；T ：绝对温度；k ：波尔兹曼常数； q ：为基本电荷电量；其中g E 为温度为0K 时的禁带宽度。

又由()K f T T =，函数()T f 含有32T -，这样K 是一个与温度无关的量，当半导体结在恒流状态时，PN 结的结电压和温度的关系如下式：()2g E kT U InK InI q q=--()2dU k InK InI dT q=-- 由上式可得，在恒流模式下结电压与温度是成线性变化的，随着温度的升高结电压是减小。

当工作在恒流模式下时，dU dT 是恒定的，说明半导体工作在横流模式下的输出状态影响因素少，整个工作状态易于控制。

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。

第9卷第21期2009年11月167121819(2009 2126532204科学技术与工程Science Technol ogy and EngineeringVol 19No 121Nov . 2009Ζ2009Sci 1Tech 1Engng 1通信技术半导体激光器驱动电路设计何成林(中国空空导弹研究院, 洛阳471009摘要半导体激光驱动电路是激光引信的重要组成部分。

, , 并设计了一款低功耗、小体积的驱动电路, 对类似电路设计有很好的借鉴作用。

关键词激光引信中图法分类号T , 主要由发射系统和接收系统组成。

发射系统产生一定频率和能量的激光向弹轴周围辐射红外激光能量, 而接收系统接收处理探测目标漫反射返回的激光信号, 而后通过信号处理系统, 最终给出满足最佳引爆输出信号。

由此可见, 激光引信的探测识别性能很大程度上取决于激光发射系统的总体性能, 即发射激光脉冲质量。

而光脉冲质量取决于激光器脉冲驱动电路的质量。

因此, 半导体激光器驱动电路设计是激光引信探测中十分重要的关键技术。

图1驱动电路模型放电, 从而达到驱动激光器的目的。

由于激光引信为达到一定的探测性能, 通常会要求激光脉冲脉宽窄, 上升沿快, 一般都是十几纳秒甚至几纳秒的时间。

因此在选择开关器件时要求器件开关速度快。

同时, 由于激光器阈值电流、工作电流大[1]1脉冲半导体激光器驱动电路模型分析激光器驱动电路一般由时序产生电路、激励脉冲产生电路、开关器件和充电元件几个部分组成, 如图1。

图1中, 时序产生电路生成驱动所需时序信号, 一般为周期信号。

脉冲产生电路以时序信号为输入条件。

根据其上升或下降沿生成能够打开开关器件的正激励脉冲或负激励脉冲。

开关器件大体有三种选择:双极型高频大功率晶体管、晶体闸流管电路和场效应管。

当激励脉冲到来时, 开关器件导通,充电元件通过开关器件和激光器构成的回路2009年7月14日收到, 需要在开关器件导通一瞬间, 充电元件所存储的电能瞬间释放, 因此要求开关器件寄生参数小, 而且充电元件自身能够迅速充放电。

第8卷 第4期信息与电子工程Vo1．8，No．4 2010年8月INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Aug．，2010文章编号：1672-2892(2010)04-0441-04大功率半导体激光器驱动电路马良柱，宋志强，刘统玉，王 昌，陈汝波(山东科学院激光研究所山东省光纤传感器重点实验室，山东济南 250014)摘要：为实现30W连续掺Yb光纤激光器，设计一种大功率(10A)半导体激光器(LD)的驱动电路，该恒流源电路采用功率场效应管作电流控制元件，运用负反馈原理稳定输出电流，正向电流0A~10A连续可调，纹波峰值为10mV，输出电流的短期稳定度达到1×10-5，具有过流保护、防浪涌冲击的功能。

实际应用在30W连续掺Yb光纤激光器中，结果表明该驱动电路工作安全可靠。

关键词：半导体激光器；驱动电路；场效应管中图分类号：TN248 文献标识码：APower driving circuit of Laser DiodeMA Liang-zhu，SONG Zhi-qiang，LIU Tong-yu，WANG Chang，CHEN Ru-bo (Shandong key laboratory of optic fiber sensing，Laser Institute，Shandong Academy of Sciences，Tsinan Shandong 250014，China)Abstract：This paper introduces a power driving circuit for Laser Diode(LD). It adopts power Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(MOSFET) as adjust device，and apply current negativefeedback to ensure constant current output. The output current is a forward current adjustable in 0A–10Arange with ripple less than 10mV，whose short-term stability has reached 1×10-5. This circuit also bearsfunctions including maximum current，surge current limitation and slow start. It has been applied as pumpsource for a Yb doped optic fiber laser，and the experimental results has proved its reliability and safety.Key words：Laser Diode；driving circuit；Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor半导体激光器(LD)具有尺寸小、重量轻和低电压驱动、直接调制等特点，还具有高单色性、高相干性、高方向性和准直性的优良特性，广泛应用于国防、科研、医疗、光通信和光传感等领域[1]。

收稿日期:2009-07-15作者简介:刘宝元(1977-),男,内蒙古赤峰人,硕士,助教,研究方向为光电子信息与系统.・电路与控制・实用小功率半导体激光器驱动电路的设计刘宝元1,郭小云2(1.西安工业大学光电工程学院,陕西　西安　710032;21西光集团技术中心,陕西　西安　710032) 摘　要:半导体激光器的稳定性取决于驱动电源.结合消光比测试仪要求,设计了基于脉宽调制芯片UC3842的实用半导体激光器驱动电源.该驱动电源适用于功率较小的半导体激光器,输出占空比和频率可调的驱动信号,使之输出一定频率的调制光信号,实现了慢启动、高频及过压过流等保护功能,能使半导体激光器在室温下安全工作.通过实验结果分析,证明了方案的可行性,满足测试仪的要求.关键词:半导体激光器;驱动电路;UC3842;慢启动中图分类号:TH248.4;T N76 文献标识码:A 文章编号:1673-1255(2009)05-0040-04Design of Practical Driven Circuit for Small Pow er Semiconductor LasersL IU Bao 2yuan 1,GUO Xiao 2yun 2(1.Xi ’an Indust rial U niversity ,Xi ’an 710032,China ;2.S ICON G GROU P ,Xi ’an 710032,China ) Abstract :The stability of semiconductor lasers depends on the driven power.According to the requirement for light extinction ratio tester ,a practical semiconductor laser driven power based on the UC3842PWM chip was designed.The driven power is applicable to the smaller power semiconductor lasers ,the output duty cycle and frequency adjustable driven signal ,which make it put out some modulation optical signals with a certain fre 2quency ,so the protection functions ,such as slow start ,over 2current ,over 2voltage and high frequency can be re 2alized.These protections can make semiconductor lasers working safely at room temperature.The experimental results prove the feasibility of this program and meet the requirements for tester. K ey w ords :semiconductor laser diode ;drive circuit ;UC3842;slow start 随着激光技术的发展,半导体激光器(LD )已经成为应用最广泛的一类激光器,它具有体积小、质量轻、价格便宜、性能稳定而且易调制,广泛应用于通信、制导、测量、医疗以及信息的存取等领域.在光学晶体消光比检测仪中采用半导体激光器作为测试光源,由于对激光器输出功率有着比较严格的要求,为其设计一款精度较高、性能可靠、经济、耐用的驱动电源就显得尤为重要.1　半导体激光器的工作特性半导体激光器是一种相干辐射光源,使用半导体材料作激光器的工作物质,主要构成部分是一个P -N 结.如图1所示.图1　半导体激光器的原理结构示意图半导体激光器的工作特性如图2所示.当P -N结两端不加电压时,N 区中的电子与P 区中的空穴互相扩散,形成一个内电场,使P -N 结相当于一个第24卷第5期2009年10月 光电技术应用EL ECTRO -OPTIC TECHNOLO GY APPL ICA TION Vol.24,No.5October.2009图2　半导体激光器P -I 曲线阻挡层.当P -N 结加上正向电压,即N 接负极,P接正极,阻挡层被削弱,注入N 区的大量电子流向P 区,并在结区与空穴复合,放出光子形成激光.过程也可描述为,由于P -N 结未加电压时,N 区电子的能级比P 区空穴能级低,加上正向电压后,使N 区电子的能级高于P 区空穴的能级,大量电子处在高能级上,实现了粒子数的反转.要使激光器得到相干的、受激光输出,必须满足2个条件,即粒子反转条件与阈值条件.前者是必要条件,它意味着处于高能态的粒子多于低能态的粒子数.达到这一条件,有源工作物质就具有增益.后者是充分条件,它要求粒子数反转产生的增益能克服有源介质的内部损耗和输出损耗,此时增益介质就具有净增益.2　驱动电路设计驱动电路采用以脉宽调制器UC3842为核心元件设计的开关电路.UC3842是美国Unitrode 公司生产的电流型单端输出脉宽调制器(PWM ),具有管脚数量少、外围电路简单、安装与调试简便、性能优良、价格低廉等优点.稳压性能好,其电压调整率可达0.01%/V ,除具有输入端过压保护与输出端过流保护电路外,还设有欠压锁定电路,使工作稳定可靠.UC3842的内部结构如图3所示,主要包括:5.0V 基准电压源、振荡器、误差放大器、过流检测电压比较器、PWM 锁存器、输入欠压锁定电路、门电路、输出级、34V 稳压管.其电路设计原理框图如图4所示.图3　UC3842内部结构示意图图4　驱动电路设计原理框图2.1　驱动电路驱动电路产生一个2kHz 的方波信号,方波信号的频率和占空比是可调的;MOS 管作为一个开关使用,通过改变占空比控制半导体激光器的输出功率.电路原理图如图5所示.内部基准电压源产生5.0V 基准电压,作为UC3842内部电源,经衰减得2.5V 电压作为比较放大器基准电压,并可作为向外电路输出5V/50mA 的电源.振荡器产生方波振荡,振荡频率取决于外接定时元件.反馈电压由2管脚接误差放大器反相端.1管脚外接R 、C 网络改变误差放大器闭环增益和频率特性;6管脚输出驱动开关管的方波,为图腾柱式输出,适用于驱动VMOS 开关管,输出电流可达±200mA.3管脚为电流检测端,用于检测开关管电流,当U 3≥1V 时,可关闭输出脉冲,保护开关管不致过14第5期 刘宝元等:实用小功率半导体激光器驱动电路的设计 图5　电路原理图流损坏.UC3842包括过压、欠压保护电路,当电源电压超过17V或低于10V时,集成电路停止工作.2.2　振荡信号生成电路振荡信号生成电路是驱动电路中的重要部分,接在UC3842的4管脚和8管脚之间,以使启动UC3842的时候产生振荡.振荡信号生成电路由定时电容C T、电位器R W3、定时电阻R T和消噪电容C6构成.R W3的作用是调节振荡信号占空比和频率;C6的作用是滤除电路中电压信号的噪声,使振荡信号的波形更为理想.C T和R T的作用是以UC3842内部的振荡器为基础生成振荡信号,振荡频率由式(1)来确定f=1.8R T C T(1)2.3　补偿电路补偿电路结构如图5所示.补偿电路是UC3842内部误差放大器的外围电路.它通过一个电阻取样UC3842电源电压,通过电阻分压并输入到UC3842的2管脚,为误差放大器提供反相输入.分压电阻R1和R3取样15V的电源电压并分压达到UC3842的2管脚的电压要求后输入误差放大器反相端.误差放大器反相输入与同相端2.5V标准偏压比较后产生误差信号.该误差信号经误差放大器放大后经1管脚输出.1管脚的并联阻容元件和放大器反相输入共同作用以改善误差放大器的增益和频率特性,形成误差放大器的补偿,从而改善整个电路的特性.2.4　开关控制电路开关控制电路的核心元件是功率场效应管IRF3205,其主要起开关作用,即工作在饱和区和截止区.主要原理是:UC3842的6管脚输出信号经R5分压后提供给IRF3205栅极,当输出信号为高电平时,场效应管工作在饱和区,此时半导体激光器阳极和阴极的电流不相同,激光器输出电平为低电平.当UC3842的6管脚驱动输出为低电平时,功率场效应管截止,激光器阳极和阴极电流相同,激光器输出电平为高电平.2.5　纹波电压滤除电路纹波电压滤除电路由电容组成,可以是普通电容,也可以是电解电容.电容有滤波、消噪的作用,2个并联的而且容量不同的电容接在电压源之后不仅能够起到滤除纹波电压的作用,而且能够起到慢启动的作用,从而使直流电源特性得到改善.2.6　慢启动电路慢启动电路由R4、C0、V D1和V D2组成.电阻R4的作用是分流,以防电流过大,二极管被烧坏;电容C0的作用是消除噪声.根据二极管的伏安特性,当二极管两端的电压超过死区电压后,二极管导通,导通后正向电流迅速增大,二极管呈低阻状态.一个24 光　电　技　术　应　用 第24卷二极管的时延很小,而且性能不太稳定,所以串联一个二极管,并由大电阻分流,时延增加,电路安全性提高.慢启动电路因二极管的导通延时,使LD 和整个电路不受浪涌电流破坏.2.7　高频、过压保护电路高频、过压保护电路主要由C 7、V D 3、V D 4组成,这利用了电容的频率特性和二极管反向击穿特性实现对LD 的保护.3　实验分析驱动电路的频率由电阻R 4和电容C 6来确定,但电阻R 4的值不能过大,应控制在1k Ω以内,否则占空比过高,流过电流大,容易损坏片子;驱动电路输出信号的占空比可通过改变电阻R 4和电容C 6的值来控制;当频率固定不变时,输出平均功率随着占空比的增大而增大.驱动电路有较宽的输出频率,同时占空比的调节范围比较宽.改变输出电流可以通过改变电阻R 5的阻值,使输出电流可以满足不同功率的半导体激光器的要求.以下是结合光学晶体消光比测试要求,产生频率为2kHz 、占空比为40%的驱动信号的实验结果.振荡信号生成电路中电容C 6的输出波形,如图6所示.驱动电路中器图6　电容C 6的输出波形　图7UC3842的6管脚输出波形图8　半导体激光器的输出波形件UC3842的6管脚输出波形如图7所示.半导体激光器的输出波形如图8所示.从它的输出波形可知,其频率为2kHz ,占空比为40%,上升沿和下降沿变化较快,满足使用要求.4　结 论文中对半导体激光器的原理和特点进行了分析,并设计了一种基于脉宽调制芯片UC3842和功率场效应管IRF3205的实用半导体激光器驱动电源.通过实验验证,该驱动电源适用于小功率的半导体激光器,驱动信号占空比和频率可调,实现了慢启动、高频及过压保护等功能,能使半导体激光器在室温下安全工作.该设计电路已经随光学晶体消光比测试仪交客户使用2年,证明该驱动电源可以为半导体激光器提供稳定可靠的信号源.参考文献[1]　史金林,辛德胜,张剑家,等.连续半导体激光器驱动电源[J ].长春光学精密机械学报,2001,24(1):12-15.[2]　雷玉堂,王友庆.光电检测技术[M ].北京:中国计量出版社,1997:92-99.[3]　刘澄.半导体激光器稳功率脉冲电源设计[J ].半导体光电,2004,25(3):235-237.[4]　何希才,毛德柱.新型半导体器件及其应用[M ].北京:电子工业出版社,2002.(上接第29页)[7]　Ph Avouris ,I 2W Lyo.Observation of Quantum 2Size E f 2fects at Room Temperature on Metal Surfaces With STM [J ].Science ,1994,264:942-945.[8]　K eisuke Sagisaka ,Daisuke Fujita.Quasi 2one 2dimensionalquantum well on Si (100)surface crafted by using scan 2ning tunneling microscopy tip [J ].Appl.Phys.Lett ,2008,88:203118-203120.[9]　J Y Lao ,J Y Huang ,D Z Wang.ZnO Nanobridges andNanonails [J ].Nano Lett ,2002,3:235-238.[10]　J S K im ,M K awabe ,N K oguchi.Ordering of high 2quality InAs quantum dots on defect 2free nanoholes [J ].Appl.Phys.Lett ,2006,88:72107-72109.[11]　Z L Wang ,J H S onf.Piezoelectric NanogeneratorsBased on Z inc Oxide Nanowire Arrays [J ].Science ,2006,312:242-246.[12]　P D Lacharmoise ,N G Tonalli ,P N Bartlett.Imagingoptical near fields at metallic nanoscale voids [J ].Phys.Rev.B ,2008,78:125410-125414.34第5期 刘宝元等:实用小功率半导体激光器驱动电路的设计 。

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]。

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。

盐城师范学院毕业论文(2011－2012学年度）物电学院电子信息工程专业班级08(3）学号08223129课题名称窄线宽可调谐半导体激光器的驱动电路学生姓名蒋峰指导教师沈法华2012年5月20日目录1、绪论 (3)2、工作原理 (4)2.1半导体激光器原理 (4)2。

2窄线宽原理 (6)2。

3可调谐原理 (8)2。

3。

1 基于电流控制技术 (8)2.3。

2 基于机械控制技术 (9)2.3.3 基于温度控制技术 (9)3、特性参数 (9)3.1工作波长 (9)3.2光谱宽度 (10)3.3功率特性 (10)3。

3.1 小功率 (10)3.3。

2 高功率 (10)3.4频率稳定性 (11)4、可调谐半导体激光器的高精密驱动电源与稳频电路设计 (11)4。

1半导体激光器电路设计原理与实现 (11)4.1。

1 半导体激光器驱动方式简介 (11)4。

1。

2 电路设计指标 (12)4。

1.3 驱动电路设计 (13)4。

2控温电路的设计与实现 (14)4.2.1 基准采样电路 (14)4.2。

2 差分放大电路 (14)4。

2.3 自动控制电路 (14)4。

3控流电路的设计与实现 (15)4.4微分稳频电路的设计与实现 (15)总结 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。

致谢 . (17)参考文献 (17)窄线宽可调谐半导体激光器的驱动电路电子工程专业蒋峰指导教师沈法华摘要: 随着半导体技术的日趋成熟，半导体激光器（LD）以其转换效率高、体积小、重量轻、可靠性高、能直接调制等特点，在科研、工业、军事、医疗等领域得到了日益广泛的应用。

半导体激光器的稳定性取决于驱动电源,电流的起伏会引起光功率的变化，从而影响激光器的性能。

同时，半导体激光器可以通过调节温度、电流等实现其波长的可调谐;通过选模技术可以实现窄线宽输出。