用于光纤测量的1310nm/1550nm半导体激光驱动电源

为了实现光纤的精确快速测量, 设计了一种高稳定功率连续可调的1310nm/1550nm半导体激光驱动电源。该电源采用电流串联负反馈技术组成精密恒流源驱动半导体激光二极管,恒温控制电路驱动半导体制冷器,从而保证了激光器输出功率的稳定。控制器局域网络总线电路实现激光源的功率连续可调及激光的选择,通过变速积分PID控制算法消除了积分饱和,加速系统温度的稳定。采用激光保护和软启动电路,实现半导体激光器可靠稳定运行。结果表明,半导体激光器工作在室温25℃时,温度稳定性达0.01℃,激光长期输出功率稳定度达0.018dB。相对于传统的1310nm/1550nm半导体激光光源,该光源稳定性高、稳定速度快、体积小,方便光纤在线测量。     

基于Nd:YVO4/PPMgOLN的532nm紧凑型阵列激光器

为更适用于批量生产激光投影仪,需要一种具有结构紧凑、性能稳定与低成本等特点的绿色激光器作为绿光光源。采用光胶合的Nd:YVO4/PPMgOLN晶体棒作为增益介质和倍频晶体,结合一种新型焊接封装工艺,最终得到了一种紧凑型微片阵列激光器。该激光器3个激光光束共得到了223.7 mW的功率输出,每个激光光束都有良好的光斑分布和稳定性,且激光器包含两个内置TEC在内具有47 mm35 mm25 mm的紧凑尺寸。激光器连续工作2.5 h波动小于2.5%。各项性能可以充分满足激光投影仪绿光光源的要求,并便于低成本批量生产与后期维护。     

VCSEL侧面抽运的全固态激光器

研究了一种VCSEL(垂直腔表面发射激光器)侧面抽运的全固态激光器,报道了一种可以稳定工作的紧凑型Nd\:YAG激光器。该激光器采用VCSEL阵列进行侧面抽运,利用微透镜阵列对VCSEL阵列进行准直,并以柱透镜将抽运光整形为线形光束以获得足够高的功率密度,以Cr~(4+)\:YAG作为可饱和吸收体进行被动调Q,最终得到重复频率为40 Hz、脉宽为4 ns及单脉冲能量为2.1 mJ的激光输出。测试结果表明,该激光器在较大的温度范围内都可以实现稳定的激光输出,同时具有结构紧凑、高抗失谐和高抗振动的特性,可作为未来空间激光探测及其他特殊环境下应用的光源。     

半导体激光器温度调谐波长扫描技术

低成本、小型化的波长扫描半导体激光器在光纤传感系统中有着重要作用。设计了一种可进行温度调谐的半导体激光光源驱动电路。该电路系统以ARM单片机作为控制中心,利用热敏电阻采样激光工作温度,并通过半导体制冷器(TEC)进行温度调节,使得激光器能够根据温度调谐实现波长扫描；同时通过背向光探测器(PD)采样激光输出功率,并通过改变半导体激光驱动电流实现对激光输出功率的控制,使得激光器在温度变化时输出光功率保持稳定。实验结果表明,该电路能够长时间可靠地工作,激光器能够实现的最大波长调谐范围为5nm,且输出光功率在整个波长扫描过程中保持稳定。     

环形激光器

在相干光通信中,需要窄带且单波频的光源。作为满足这种要求的一种光源,可以举出环形激光器。据报道,在把半导体作为增益介质的环形激光器中,使用了大型反射镜和透镜以及光纤作光源。不过,上述的环形激光器存在着透镜反射和谐振腔长之类的缺点。本文介绍一种激光光源,它是利用平     

MQW—LD泵浦Nd:YAG固体激光器

半导体激光泵浦的固体激光器(DPL)是一种高效率、紧凑、稳定、长寿命的相干光源。由于它兼并了半导体激光和固体激光器的双重优点,在科学研究、医学、工业和军事上有着广泛的应用前景。近几年来在国际上发展极为迅速,已成为激光学科的重要发展方向之一。 我们实现了国产双异质结二极管激光器列阵(DH—LD)泵浦固体激光器输出,本文首次报道用国产多量子阱二极管激光器(MQW—LD)泵浦Nd:YAG固体激光器输出     

激光技术与应用

高重复激光等离子体光源的历史回顾，半导体激光泵浦高重复大功率激光器的开发，利用激光等离体光源的台式软X射线显微镜成像系统，激光等离子体成膜的开发，具有稳定波长控制性能的巴尼埃型宽带可调谐波长半导体激光器……     

无线光通信自适应激光源研究

无线光通信由于其独特的工作原理,具有巨大的潜在应用价值,其中无线光通信的激光器光源技术是关系设备指标特性的关键技术之一。根据自适应可调节激光器的特点进行分析,介绍激光相干合成技术原理,根据无线光通信的工作原理,采用可编程控制器件,为核心设计一种可以降低各种环境干扰的可调激光源。实验结果表明设计的光源输出是稳定的。     

基于C8051F通信用大功率激光器驱动电源仿真与设计

结合半导体激光器的工作特性和大气无线激光通信编码技术,设计了一种低功耗、便携式通信用大功率脉冲半导体激光器驱动电源,该电源采用脉冲半导体激光器作为通信光源,以C8051F为控制芯片、CPLD为RS信道编码芯片实现信息在激光载体上的高速率大气传输.给出电源硬件设计方法.通过参数仿真与实验验证,该激光器电源具有通信频率可调、输出功率可调、操作方便、性能稳定等优点.     

光纤通信用光源亮点凸现

(上接12期) WDM用光源 用于WDM系统的波长可控光源、波长可调光源和多波长光源是目前研究的重点。对应用于WDM系统光源的要求是发光波长必须精确、稳定、可靠性高、成本低、便于集成、并有与之配套的波长监测与稳定技术。目前,已开发了多波长光源、绝对波长光源、分布反馈型激光器和超级周期结构衍射光栅分布反馈型激光器等波长可调半导体激光器以及多波长光纤环形激光器等。     

激光器免温控泵浦源的多波长选择理论

为了实现激光器在一定温度范围内LD泵浦源免温控稳定工作,具有较高并且稳定的泵浦光吸收效率,分析了DPL激光器中LD发射谱和Nd:YAG增益介质吸收谱的特点及匹配问题,据此提出了一种激光器免温控泵浦源的多波长选择理论和方法,同时增加泵浦光吸收长度克服Nd:YAG吸收谱和LD波长失配的不利影响。优化设计了一个波长为802.35 nm@25℃、813.15 nm@25℃和810.95 nm@25℃的三波长LD泵浦方案,计算结果表明:在一定吸收长度下,多波长泵浦光吸收效率可达73.96%,并且在-15.7~65.7℃宽温度波动范围内,激光器输出能量不稳定度优于5%。同时还模拟分析了增益介质吸收长度和掺杂浓度对泵浦光吸收效率的影响。     

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...     

光纤耦合激光器驱动与控制技术研究

针对一种将多个半导体激光器(LD)芯片串联驱动,通过光纤耦合进行功率合成,构成光纤耦合高功率输出激光模块的特殊驱动要求,研发了小型化高效率激光电流源组件和小型化高效率半导体制冷(TEC)LD模块温度控制组件。组件工作温度范围为-45℃～55℃,实验证明达到了设计性能指标要求。建立了LD模块驱动电流源电路的数学模型,提出了LD模块电流源控制电路的数字化实现方法,并利用ADuC831单片机实现了数字化设计。给出了一种基于TEC的LD模块温度控制组件的结构,建立了简化、实用的温度控制系统数学模型,对TEC的性能系数ξ、控制端的热量Qc和TEC的工作电流I进行了寻优控制,减小了激光器输出波长随温度的漂移。     

半导体激光器高精度稳频输出控制系统

为了在光纤干涉仪中得到光源高精度稳频输出,采用高稳定度的恒温控制以及功率稳恒控制方法,通过高信噪比的运算放大器、半导体制冷器,设计了一种激光电源驱动系统,并进行了理论分析和实验验证。其能为半导体激光器提供温度控制精度在±0.01℃,制冷驱动电流可达800mA,同时使得半导体激光器输出波长控制精度在±0.1nm,驱动电流最大输出可达180mA,输出电流的稳定度为10-4~10-5。结果表明,该系统不仅结构简单,而且温度控制稳定、准确度高,可使半导体激光器的输出波长保持稳定,保证了干涉型光纤传感器的测量准确度以及在通信领域中的应用。     

一种双极性高精度半导体激光器温度控制系统

温度是影响半导体激光器（LD）寿命和输出特性的重要因素之一。为保证LD输出稳定的激光模式和功率,采用以ADC和DAC集成的微处理器芯片C8051F350和具有双极性输出电流的TEC驱动芯片MAX1968为控制核心,以积分分离和变速积分增量式相结合的数字PID算法为运算程序的自动温度控制系统(ATC)控制TEC驱动电流的方向和大小,实现对LD的加热或制冷,使其工作在恒定温度。实验证明,应用该系统,LD在0℃～40℃环境温度范围内能很快稳定在设定温度,且其不确定度为±0.03℃。     

利用多吸收峰降低全固态激光器温控功耗

半导体激光器（LD）的工作波长是随温度变化的,对LD进行温控是扩展全固态激光器（DPSSL）正常工作温度范围的常用方法,但常用的控温方法在-50~70℃的宽温区范围存在体积大、能耗高、效率低等问题。通过实验测试得到GaAs量子阱激光器的波长温度漂移系数为0.25 nm/℃,分析了Nd:YAG晶体吸收谱的多峰特性。提出采用高温时工作波长为808 nm的GaAs量子阱激光器作为泵浦源,利用Nd:YAG晶体的795.7 nm和808 nm的两个吸收峰,通过分段加热控温降低温控功耗的方案。实验结果显示:全固态激光器在两个吸收峰处得到的输出脉冲特性基本相同,在温度较低时,分段控温的加热功率减小了4.7 W,接近不分段最大加热功率的一半。     

基于FPGA技术的半导体激光器脉冲驱动电源的设计

针对半导体激光器(LD)脉冲驱动工作的需要,提出了一种新型的基于FPGA技术的LD脉冲驱动电源的设计方法.结合FPGA技术,利用日立SH系列单片机HD64F7045为控制核心,实现高稳定度的激光器脉冲驱动控制.在LD驱动模块中,引入负反馈控制技术,实现了LD的自动电流控制(ACC)和自动功率控制(APC);同时,采取了慢启动电路、短路开关和限幅保护等措施,有效地保证了LD脉冲工作的安全.该电源已经成功地应用于某脉冲光源系统.     

全固态激光器的数字式光反馈控制驱动电源

介绍一种采用单片机控制的连续运转无制冷、数字式光反馈稳功率全固态激光器驱动电源,其输出光功率在10mW左右,系统包括恒流源、保护电路、脉宽调制、光电池检测放大电路和高速单片机控制系统等部分,基于光电池检测LD光功率输出的非线性控制曲线产生的误差变化,将特性曲线利用软件的窗口控制算法实现区域控制,进而有效地对LD工作电流进行PID稳态控制和光功率参数显示,结合硬件及软件,实现了激光二极管的可靠保护以及光功率稳定、准确输出及在稳光输出情况下,实现激光器的内外调制输出。     

LD泵浦的1.3at.%Er3+: CaF2中红外高功率固体激光器（特邀）

3 μm波段激光是高精度外科手术的理想光源,也可作为长波中红外光参量振荡器的有效泵浦源。LD直接泵浦Er3+掺杂晶体是获得2.7~3 μm波段中红外激光的有效技术途径,具有成本低、结构紧凑简单等优点。由于Er3+ 2.8 μm激光下能级阻塞问题,一般需要高浓度掺杂,但高浓度掺杂易引起强烈的光吸收,增强了激光晶体的热效应,从而阻碍了激光功率的提升。低声子能量的氟化钙晶体特有的萤石型结构使得三价稀土离子极易形成“团簇”,将低浓度Er3+掺杂到氟化钙晶体中即可获得高效率的中红外激光增益介质。笔者课题组使用温度梯度法成功生长了低浓度掺杂1.3at.%Er3+: CaF₂激光晶体,利用LD直接泵浦获得了2.2 W的中红外激光输出,这是目前利用LD端面泵浦同类晶体中的最高中红外激光输出功率。同时,文中还对上转换泵浦方式下该晶体的2.8 μm激光特性进行了研究。实验结果表明,低浓度掺杂的1.3at.%Er3+: CaF₂晶体是一类具有产业化前景的中红外激光材料,有望推动长波中红外激光器向着结构紧凑、成本低的方向发展。     

半导体激光器恒温控制器算法的实验仿真研究

半导体激光器的输出波长随着温度而变化,同时,输出功率也会随着温度和使用时间的变化而发生漂移,因此,半导体激光器的恒温控制是极其必要的.根据半导体激光器的温度控制特点,对PID和Fuzzy控制进行理论分析,将SIMULINK2.1与FuzzyLogicTool-Box有机地结合,实现了模糊自整定PID参数控制系统的计算机仿真设计.仿真结果表明,此种方法简单,易于实现.此系统还可以应用在其他小型的温控系统中.