采用数模混合双闭环方法的DFB激光器驱动电源

由于驱动电流波动会影响分布式反馈式（DFB）激光器激射波长及发光功率,采用数模混合双闭环技术,以TMS320LF28335为核心控制器,设计并研制了一种高稳定性DFB激光器驱动电源。在硬件电路设计方面,该激光器驱动电源采用运算放大器深度负反馈原理,提高了系统的稳定性（优于410-5）。软件设计中,引入Ziegler-Nichols PID算法,消除了实际驱动电流值与理论值之间的微小差异（小于0.5%）。同时,该驱动电源具备防上电/断电冲击保护电路、延时软启动电路和过流保护电路等保护电路。利用该驱动电源,对中心波长为1742 nm的DFB激光器做了驱动测试。实验表明,在长时间（220 h）稳定性测试中,驱动电流稳定度优于410-5（RMS）,满足DFB激光器对驱动电流的要求,具有很强的实用价值。     

用于近红外气体检测的高稳定性DFB激光器驱动电源设计

以TMS320LF28335数字信号处理芯片为核心控制器,开发出用于近红外气体检测的高稳定性DFB激光器驱动电源。在硬件电路设计方面,采用双重电压反馈控制方案,实现微小电流误差和高稳定电流输出。同时具有慢启动、过流保护和静电保护功能。在软件设计方面,引入数字PID控制算法,进一步消除了驱动电流误差。实验采用激射波长为1.742 μm的DFB激光器作为被驱动对象,DFB激光器驱动电源输出线性度优于99.97%,长期稳定度为4×10-5,具有很强的实用价值。     

基于DSP的DFB激光器驱动电源设计

为了满足痕量气体检测系统对高精度激光器驱动电源的需求,基于DSP的高速运算性能,通过内环模拟反馈与外环PID控制算法相结合的双反馈模式来达到精确控制激光器驱动电流的目的,设计了一种基于DSP的 DFB 激光器驱动电源。以中心波长为1651 nm 的 DFB 激光器进行驱动性能测试,线性度达到99.996%。连续50小时不间断工作,驱动电流的波动幅度仅有0.004mA,为DFB激光器在痕量气体浓度检测方向提供了有力保障。     

用于量子密钥分发的半导体激光器温控系统

由于量子密钥分发(quantum key distribution,QKD)系统对光源的稳定性要求极高,尤其是激光器发出光的波长和光强的稳定性,直接影响了系统的成码率。由此,针对分布反馈式(distributed feedback,DFB)激光器的温度特性,设计一种有效的温度控制系统。系统以 FPGA 为控制核心,采用增量式PID算法,对DFB激光器的工作温度进行实时监控。采用热电制冷控制芯片MAX8520作为半导体制冷器(thermoelectric cooler,TEC)的驱动芯片。利用集成于DFB激光器内部的负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)热敏电阻构成温度采集模块,组成闭环负反馈结构。通过实验测试,温度控制精度可达±0.03 ℃,波长漂移可控制在0.01 nm以内。该温控系统具有电路体积小、效率高和可靠性高等特点,可为激光器提供稳定的温度控制,以保证QKD系统的光源波长的稳定性。     

基于REC技术的激光器阵列光源模块设计

近年来,单片集成的多波长激光器阵列作为波分复用（WDM）系统的理想光源而成为研究热点。通过重构-等效啁啾（REC）技术实现了一种低成本的分布反馈式（DFB）激光器阵列光源模块,采用掺铒光纤放大器（EDFA）对该激光器阵列的输出进行了光学放大,并通过PID控制程序对光源输出进行稳定化调节。光源模块中各通道激光器的中心波长间隔均匀,平均间隔为1.64 nm,波长间隔的误差小于0.2 nm。光源所输出的总光功率大于50 mW,输出光功率变化小于0.02 dBm。     

用于红外气体检测的高稳定性DFB激光器驱动电源

为了满足红外气体检测对高性能激光器驱动电源的要求,文中采用PID控制算法,设计并研制了一款高稳定的DFB激光器驱动电源。其硬件主要包括信号产生模块、压控恒流源模块、电路保护模块,具备输出电流保护功能。信号产生模块主要通过DDS产生正弦波,再通过比较器产生方波,同时采用DA转换技术实现直流波、三角波、锯齿波的输出。控制方案上采用PID算法,通过深度负反馈控制,实现高稳定电流输出。利用此驱动电源对中心波长为1 563.09 nm的DFB激光器进行驱动实验。结果表明,所研制的驱动电源具有输出波形类型、幅度和频率三者数控可调的功能,电流幅度范围为0~1 A;正弦、方波频率范围为1 Hz~1 MHz,三角、锯齿、直流波频率范围为1 Hz~100 Hz,频率分辨率为1 Hz;输出电流线性度为99.93%,长时间输出电流稳定度为0.019 7%。     

窄线宽半导体激光器的驱动和温控设计

窄线宽半导体激光器日益广泛的应用对其驱动和温控电路提出了更高的要求。为获得窄线宽、稳定功率并实时可调的激光输出,利用ATLWS200MA103驱动模块和TECA1系列温控模块搭建半导体激光器的驱动和温控电路,对激光器输出的各项性能指标进行测试,验证了在该驱动下,激光器线宽可达到5kHz,光功率稳定性达到0.1%。并利用波导谐振腔进行扫频实验,得出驱动电流变化量与激光器中心频率变化量之间的关系表达式。     

SLD光源驱动电路设计

SLD的输出光功率和中心波长会随着驱动电流和管芯温度的漂移而发生变化,所以为了获得稳定的输出光功率,光源就需要工作在稳定的驱动电流和稳定的环境温度下.采用"恒流源+温控"方案,并在温控电路中引入PID调节电路,利用闭环负反馈原理,设计了一个高精度的恒流驱动和温控电路,来提高光源的稳定性、可靠性和耐久性.     

CATV光发射机原理及应用（5）——第五章：1310nm光发射机的应用与维护

1310nm光发射机输出1310nm波长的激光，一般都采用直接强度调制技术，其核心部件是DFB激光器组件；此外，还有电源、激光器偏置电路、激光器慢起动电路、失真补偿及驱动电路、功率控制及致冷控制电路、过载保护及过驱动保护电路、光检测电路等。在直接调制光发射机中，射频信号经过RF放大，电控衰减和预失真补偿后，直接驱动激光器，使得光输出强度随着射频信号强度的变化而变化。     

采用模拟PID控制的DFB激光器温度控制系统研制

以红外分布反馈激光器激发光源为核心的检测装置中,分布反馈激光器发光波长的控制精度及稳定性直接决定检测装置测量准确性。为此研发了一种采用模拟PID控制的分布反馈激光器温度控制系统。该系统采用模拟比例-积分-微分温度前向控制模块和温度实时后向采集模块达到控制温度的目的。温度控制实验中采用激射中心波长为2 049 nm的分布反馈激光器,结果表明,系统温度控制稳定性为0.05℃,稳定时间小于30 s。同时,利用所研制的温度控制系统对上述可调谐DFB激光器做了光谱测试实验,结果表明,当激光器驱动电流固定时,激光器激射波长与其工作温度呈线性关系。     

用于SERF原子磁力仪的DFB激光器温度控制系统

由于分布反馈式（DFB）激光器的工作温度会影响其激射波长,降低无自旋交换弛豫（SERF）原子磁力仪的磁场测量灵敏度,以TMS320LF2812为核心控制器,采用数字比例-积分-微分（PID）控制技术,设计并研制了一种高精度、高稳定性DFB激光器温度控制系统。在硬件电路设计方面,由温度控制前向通路和温度采集后向通路组成,构成完整的闭环温度控制结构。软件设计中,采用Ziegler-Nichols工程整定方法,实现对P、I和D三个参数的整定。以中心波长为852 nm的DFB激光器为被控对象,利用该温度控制系统对其进行了温度控制实验。实验结果表明:系统的有效控温范围为5～60℃,控温精度为0.02℃,稳定时间为20 s。并且在长时间（220 min）测试中,DFB激光器工作温度稳定性优于7.910-4（RMS）,为其在SERF原子磁力仪的实用化方面提供了性能保障。     

可调谐激光器波长控制

文章介绍了可调谐激光器的波长调节及稳定控制的设计方法,并通过试验验证了其可行性.该设计由温度控制、偏置电流控制及锁波电路3部分组成,温度控制粗调波长,偏置电流控制微调波长,而锁波电路主要是针对外界温度发生变化时提供反馈.它适用于温度控制型分布反馈式 (DFB)可调谐激光器的外围电路设计.     

InAs-InAlGaAs quantum dot DFB lasers based on InP [001]

The InAs-InAlGaAs quantum dot (QD) lasers with the InAlGaAs-InAlAs material system were fabricated on distributed feedback (DFB) grating structures on InP [001]. The single-mode operation of InAs-InAlGaAs QD DFB lasers in continuous-wave mode was successfully achieved at the emission wavelength of 1.564 /spl mu/m at room temperature. This is the first observation on the InP-based QD lasers operating around the emission wavelength window of 1.55 /spl mu/m. The threshold current density of the InAs-InAlGaAs QD DFB laser with a cavity length of 1 mm and a ridge width of 3 /spl mu/m, in which one of the cleaved facets was coated with 95% high-reflection, was 1.23 kA/cm/sup 2/ (176 A/cm/sup 2/ for single QD layer). The sidemode suppression ratio value of the QD DFB laser was as high as 42 dB at the driving current of 100 mA.     

DFB LD在光声气体检测系统中的应用研究

针对选用分布反馈激光二极管(DFB LD)作为激励光源的光声气体检测系统,首先分析了温度和注入电流对激光稳定性(包括激射波长和输出光功率)的影响.然后提出了一种蝶形封装的DFB LD在光声甲烷检测系统中的应用方案.实验结果表明,该方案的温控系统和波长调制驱动模式可以产生稳定可靠的光声信号,具有一定的参考价值.最后根据现...     

Extraction of gain parameters for truncated-well gain-coupled DFBlasers

An amplified spontaneous emission transfer matrix model for prediction of the subthreshold spectral output of distributed-feedback (DFB) lasers was developed and fitted to the spectra of truncated-well gain-coupled DFB lasers using a least-squares-fitting algorithm. Modal gains for the high- and low-gain segments of the truncated-well DFB lasers were extracted, and their evolution as a function of injection current was examined. Results explain the tendency for the truncated-well gain coupled DFB lasers to have higher yields of single-frequency lasers and larger sidemode suppression ratios than are expected from simple considerations     

A 15 Gbps-NRZ,30 Gbps-PAM4,120 mA laser diode driver implemented in 0.15-an GaAs E-mode pHEMT technology

This paper presents the design and testing of a 15 Gbps non-return-to-zero (NRZ),30 Gbps 4-level pulse amplitude modulation (PAM4) configurable laser diode driver (LDD) implemented in 0.15-μm GaAs E-mode pHEMT technology.The driver bandwidth is enhanced by utilizing cross-coupled neutralization capacitors across the output stage.The output transmission-line back-termination,which absorbs signal reflections from the imperfectly matched load,is performed passively with on-chip 50-Ω resistors.The proposed 30 Gbps PAM4 LDD is implemented by combining two 15 Gbps-NRZ LDDs,as the high and low amplification paths,to generate PAM4 output current signal with levels of 0,40,80,and 120 mA when driving 25-Ω lasers.The high and low amplification paths can be used separately or simultaneously as a 15 Gbps-NRZ LDD.The measurement results show clear output eye diagrams at speeds of up to 15 and 30 Gbps for the NRZ and PAM4 drivers,respectively.At a maximum output current of 120 mA,the driver consumes 1.228 W from a single supply voltage of-5.2 V.The proposed driver shows a high current driving capability with a better output power to power dissipation ratio,which makes it suitable for driving high current distributed feedback (DFB) lasers.The chip occupies a total area of 0.7 × 1.3 mm2.     

分布式反馈激光器调制特性研究

为了深入了解分布式反馈激光器（DFB）的发光机理与调制特性,通过理论分析和实验对DFB的调谐特性进行了研究。得到FITEL和JDS Uniphase两款激光器调制电流与输出中心波长的对应关系和两种确定系数不同的拟合方程,证明了这两款DFB激光器在实际应用中存在非线性关系。结果表明,FITELFRL15DCWD-A82激光器的3dB带宽与驱动电流幅值关系为3.715pm/mA;该调制结果优化了该激光器的可用相干长度,并验证了驱动信号频率变化不影响3dB光谱宽度。对DFB激光器低频调制特性的定量分析结果可为相干检测系统驱动电路设计提供实验依据。     

基于FPGA的半导体激光器驱动电源的研制

半导体激光器驱动电源的性能是影响其工作特性的重要因素,提高LD驱动电源性能的研究具有重要的意义。提出了一种新型的基于FPGA技术的半导体激光器驱动电源设计方案,以FPGA为控制核心,LD驱动电源的AD/DA转换、温度PID控制、恒定电流驱动、LD保护及人机交互等功能模块电路均在FPGA的控制下协调工作。设计并实现了基于FPGA的LD温度控制与电流驱动电路,测试结果表明当LD的工作温度在20-30℃时,其工作温度稳定度优于±0.03℃,驱动电流的恒定度达到±0.1％。