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。     

功率自适应LD开关电源的设计

设计了一种基于开关电源的具有功率自适应功能的半导体激光器（LD）驱动电源,以单片机作为控制核心,结合外围硬件系统,利用PID算法,通过改变开关电源绝缘门极晶闸管（IGBT）的占空比实现了LD的恒流驱动和功率自适应调节。经实验证明,该驱动电路纹波系数低、效率高,光功率输出稳定度优于0.5%,可满足LD实际工作的需要。     

新型小功率半导体激光器驱动及温控电路设计

为了应对带钢激光平直度测量仪中半导体激光器（LD）输出光功率稳定性对平直度测量精度的影响问题,设计了一款高稳定度的LD恒流驱动、温控电路以及保护电路。系统以现场可编程门阵列（FPGA）为控制核心,利用深度负反馈恒流驱动电路实现对LD驱动电流的精准控制;基于ADN8830温控电路实现了对LD工作温度的有效控制;改进后的慢启动电路可实现LD驱动电流缓慢地线性增加到设定值,且准确控制慢启动时间;限流及静电保护电路能够实现激光器过流保护、有效避免浪涌电流和高压静电的损坏。结果表明,该电路可实现激光器驱动电流在0~75 mA连续可调,电流调节精度达0.025 mA,电流短期稳定度达0.014%,长期稳定度达0.016%;在控制工作温度为25 ℃时,输出光功率稳定性为0.205%。     

高稳定性半导体激光器驱动电路的设计

为了保证激光器输出功率的稳定,采用ADN2830给LD提供稳定的驱动电流,以及采用MAX1978控制热电制冷器(TEC),通过比例积分微分(PID)补偿电路产生控制信号控制TEC驱动电流的大小和方向,实现对LD的制冷或加热,从而保证LD工作在恒定温度下。经实验测试,LD在-35~45℃范围内输出光功率变化率小于0.06%;在-55~85℃范围内输出光功率变化率小于0.16%。     

可编程调制的智能化激光二极管驱动电源设计

设计了一种能对输出电流实现多种波形调制的半导体激光二极管(LD)驱动电源。该驱动电源嵌入单片机,控制灵活,结构简单、性能价格比高。可用于LD和LED的输出光功率直接调制,也适用于LD输出光频率调制,具有通用性。     

862nm扇面光束脉冲激光器模块

设计并制作了一种新颖的扇面光束半导体激光器模块,并在模块中集成了高输出电压、高重复频率驱动电路.该模块由多个LD芯片在慢轴方向沿圆弧排列而成,采用微柱透镜和平凸柱面镜对LD快轴光束进行准直.驱动电路采用DC-DC电路产生高电压、采用门电路延迟法产生驱动电脉冲.实验测试表明:该模块峰值光功率为1 750 W,光脉冲宽度为6 ns,脉冲间隔为20μs,光束水平发散角为41.2°,垂直发散角为0.23°;可以实现大视场空间、低间隔时间光束发射.     

一种新颖的激光驱动器芯片温度补偿电路

基于对激光二极管(LD)输出光功率与流过其上的电流及温度变化关系的分析,研究了激光驱动器芯片温度补偿电路的补偿原理和实现方案,提出了一种简单新颖的称之为温控电流开关的电路,通过片外编程对输出调制电流的温度补偿起点以及补偿力度进行调节.仿真结果显示3.3V工作电压下该电路调制电流的温度补偿斜率可从400 ppm/℃到 2×104 ppm/℃变化,调制电流的温度补偿起点可从20 ℃到75 ℃变化,从而能够灵活地满足不同激光二极管的不同特性的要求.     

连续可调纳秒脉冲LD驱动电源的研制

为了满足单模尾纤输出脉冲半导体激光器及其后级光放大的要求,研制了一种重频、脉宽及峰值电流均连续可调的纳秒脉冲驱动电源.该电源使用功率场效应管作为开关,通过分析其驱动特性,采用合适的栅极驱动电路,从而缩短了脉冲宽度,增加了带负载能力;同时电源中的保护电路采用自断电等保护措施,能有效保证LD的安全工作.实验结果表明,该驱动电源工作稳定,能满足单模尾纤输出脉冲LD重频、脉宽、峰值可调的要求.     

第八讲 1310nm光发射机的应用

(上接第18期) 1310 nm光发射机输出1 310 nm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、激光器慢启动电路、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变化而变化.为使激光器稳定工作,ATC是必需的,一般把激光器管芯的温度控制在25℃;激光器的发光功率和非线性失真依赖于偏置电流,因此偏流控制与预失真补偿是光发射机中的关键部件;光发射机的载噪比和非线性失真指标取决于光调制度,因此光调制度的自动控制也是优良的光发射机所必需的.     

1 310 nm光发射机故障分析

1 310 nm光发射机输出1 310 nm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.为了使激励器稳定工作,ATC是必须的,一般把激光器管芯的温度控制在25℃;激光器的发光功率和非线性失真依赖于偏置电流,因此偏流控制与预失真补偿是光发射机的关键部件;光发射机的载噪比和非线性失真指标取决于光调制度,因此光调制度的自动控制也是优良的光发射机所必须的.