半导体激光器驱动及温度控制电路
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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。
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Multisim10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1R代替半导体激光器、且将1R的阻值设置为1Ω,用Multisim10的自带示波器对电阻1R两端的电信号进行测量。
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1R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1R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1R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1R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1R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。
出现这样的结果主要是选取的信号源的频率过低,功率管IRF530完全可以做到对电路的开断控制。
以上仿真结果显示,当信号源的峰值电压是5V的时候,所对应的流过IRF530的峰值电流是1.145A。
根据IRF530的输出特性,通过调节信号源的加载在IRF530GSV的电压就可以改变功率管IRF530的输出电流值,从而改变整个脉冲电源输出电流的值。
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
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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。
激光器及其驱动器电路原理与光模块核心电路设计武汉电信器件有限公司模块开发部 王松摘要:本文描述了激光器及其驱动、APC及消光比温度补偿电路原理与光模块核心电路设计技术,并简单介绍了半导体激光器的基本结构类型和各自应用特性,着重论述了激光器驱动电路、APC电路、消光比温度补偿电路原理与应用技术,对激光器调制输出接口电路信号与系统也进行了详细的分析计算。
关键词:半导体激光器,驱动,调制电路,APC,温度补偿,阻抗匹配,信号分析,系统 1. 引言随着全球信息化的高速发展,人们的工作、学习和生活越来越离不开承载着大量信息的网络,对网络带宽的要求还在不断提高,光载波拥有无比巨大的通信容量,预计光通信的容量可以达到40Tb/s,并且和其他通信手段相比,具有无与伦比的优越性,未来有线传输一定会更多的采用光纤进行信息传递。
近几年以来,干线传输、城域网、接入网、以太网、局域网等越来越多的采用了光纤进行传输,光纤到路边FTTC、光纤到大楼FTTB、光纤到户FTTH、光纤到桌面FTTD正在不断的发展,光接点离我们越来越近。
在每个光接点上,都需要一个光纤收发模块,模块的接收端用来将接收到的光信号转化为电信号,以便作进一步的处理和识别。
模块的发射端将需要发送的高速电信号转化为光信号,并耦合到光纤中进行传输,发射端需要一个高速驱动电路和一个发射光器件,发射光器件主要有发光二极管(LED)和半导体激光器(LD)。
LED和LD的驱动电路有很大的区别,常用的半导体激光器有FP、DFB 和VCSEL三种。
WTD光模块通常所用发射光器件为FP和DFB激光器。
2. 半导体激光器半导体激光器作为常用的光发射器件,其体积小、高频响应好、调制效率高、调谐方便,且大部分激光器无需制冷,是光纤通信系统理想的光源。
激光器有两种基本结构类型:(1)边缘发射激光器,有FP(Fabry-Perot)激光器和分布反馈式(DFB)激光器。
FP 激光器是应用最广的一种激光器,但是其噪声大,高频响应较慢,出光功率小,因此FP 激光器多用于短距离光纤通信。
电路设计报告
(姓名:_________学号:________)
一、半导体激光器驱动电路
激光二极管广泛用作于光纤通信中的光源,采用恒流驱动方式。
电路中,VT1和VT2构成恒流源,稳压二极管VDZ为恒流源提供稳
定的基准电压,RP1限制该电路的电流,RP2调节最佳工作点。当电
流很小时,激光二极管VD1不发光,光电二极管VD2检测不到光功
率。这时,比较器A1输出高电平,监视发光二级管LED不发光显示。
调节电路中电流使其超过激光二极管的阈值电平时,激光二极管获得
足够大的功率而发光,VD2中有光电流流过,LED发光显示。
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ABCD654321DCBA
Title
NumberRevisionSize
B
Date:5-Apr-2012Sheet of
File:E:\EDA\半导体激光器驱动电路.ddbDrawn By
0.1μF
0.1μF
100KΩ2KΩ10KΩ
820Ω
200Ω
10KΩ
22Ω
10Ω
RP2500ΩRP11KΩLED9013VT1VT225C3039A1LM339A2LM339VD2PHOTO3.6VVDz
VD1
LD
VCC
VCC
TTL
输入
二、半导体激光器温度控制电路
这种驱动电路也可作为热电冷却器TEC中温度控制电路,如下
图。TEC控制电路是基于比较器A1的反馈系统。若温度高于设定值,
A1反相输入端电压低于其低阈值电平,A1输出高电平,通过R1、VT
1
和VT2驱动TEC。TEC电流由VD1进行限制。当TEC被驱动导通时,
它使激光制冷,A1反相输入端电压增大到超过其高阈值电平,A2输
出低电平TEC截止不工作。RP用于设定温度值。
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Title
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Date:5-Apr-2012Sheet of
File:E:\EDA\半导体激光器温度控制电路.ddbDrawn By
0.1μFVT225C3039VT19013A1LM33920KΩRP2.2KΩR110KΩ12Ω
10KΩ
1MΩ
VD
2.7V
TEC
热电冷却器
参考书目
[1]何希才.常用电子电路应用365例.电子工业出版社,2006.
其他什么的大家自己写点吧O(∩_∩
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