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.     

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%。     

用于半导体激光器的温控电路设计

针对半导体激光器(LD)出光稳定的应用要求,设计了一种有效的温度控制电路.电路基于单片热电制冷控制芯片ADN8830,采用闭环负反馈结构,使用恒流源测温电路代替普通H桥式测温电路,解决了非线性误差问题,通过比例积分微分(PID)补偿电路产生控制信号,驱动热电制冷器(TEC),实现了对LD工作温度的高精度控制.通过测试,LD工作温度在1 min内达到设定温度,30 min内.在25℃的工作温度下稳定度达±0.2℃.结果表明:该电路能快速、有效地控制TEC工作,达到稳定LD工作温度的目的.     

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。     

小功率半导体激光器的驱动方法设计

在光散射测量系统中,半导体激光器(LD)的工作稳定性直接影响检验结果。为了得到稳定的光功率输出,设计了包含自动温度控制与自动电流控制的LD驱动系统。应用0.5 mA恒流源对PT100温度传感器供电,将LD工作温度转化为电压信号,经前置放大电路与电压比较电路处理后,通过PI控制半导体制冷实现恒温控制系统;根据闭环负反馈原理设计自动电流控制系统以及相应的辅助电路,能为LD提供稳定的、连续可调的驱动电流。经实验表明,系统在驱动额定功率为20 mW下工作时,可保证激光器输出功率稳定性优于0.2%。     

重复频率及占空比大范围可调的半导体激光器通用电源

介绍了一种多功能通用半导体激光器驱动电源,该电源可以在连续和脉冲两种模式下工作.在脉冲模式下能输出方波、正弦波和三角波,脉冲重复频率和占空比大范围独立可调;采用半导体制冷片作为制冷元件,对激光器工作温度进行控制;同时还采用了防浪涌电路、慢启动电路和过流过压保护等保护电路,从而实现了半导体激光器光功率稳定、可靠、准确输出.该电源已成功地应用于我们研制的增益开关型半导体激光器泵浦的绿光激光器中.     

连续半导体激光器LIV特性测试系统的设计

针对通用的连续半导体激光器(LD)特性参数测试系统存在的问题,研制了一种新型的基于USB总线的连续半导体激光器LIV(light-current-voltage)特性测试系统.详细介绍了整个系统的硬件电路,包括半导体激光器的驱动单元、测试单元、基于FPGA的接口电路、单片机控制单元等,并对一DFB半导体激光器进行测试,给出了LIV曲线图.同时,对该系统的性能进行了分析.该系统已经应用于半导体激光器特性参数的自动测试,并取得了良好的效果.     

开关型LD驱动电源的设计

针对半导体激光器(LD)的驱动特性 ,设计了一种基于开关电源的LD 驱动电路.利用电源控制芯片TL494实现了LD的恒流驱动和过压保护 ,通过对输出光功率的检测实现了光功率的自动补偿功能.实验表明,该驱动电路具有低纹波系数、高效率和光功率补偿功能,光功率输出稳定度优于0.5%,可满足LD实际工作的需要.     

大功率光纤激光器泵浦源LD驱动电源设计

根据大功率、低噪声半导体泵浦光纤激光器对于激光电源的要求,通过LD工作原理和输出特性分析,设计一种以ADuc842高速单片机为主控芯片的LD驱动控制电路。设计采用自动电流控制(ACC)和自动温度控制(ATC)的方式,实现LD的恒流源驱动和恒温控制。设计还引用了双限流电路、浪涌吸收电路及慢启动电路等一系列保护电路,提高了LD的抗冲击能力和工作稳定性。实验结果表明,电流输出稳定度优于0.5%,温度稳定度达到±0.1℃。     

基于TMS320F2812的半导体激光器温度控制

介绍了一种基于数字信号处理器的半导体激光器PWM温度控制系统,给出了一种采用比较放大的热电制冷器驱动电路.能避免MOSFET桥的直通短路.在数字控制系统中,采用32位TMS320F2812芯片作为控制核心,通过其GPIOA0口从数字式温度传感器DS18820中读取半导体激光器的工作温度.使用事件管理器输出的PWM信号来控制热电制冷器工作.针对半导体激光器对温度稳定性的要求,利用DSP强大的运算能力,采用参数自整定的模糊PID算法实现系统的温度控制.在实验室环境下.采用载波频率为50 kHz的PWM控制,系统在2 min内成功将半导体激光器的工作温度稳定在25.0±0.1℃,且超调量不大于0.5℃.实验结果证明:采用DSP技术,能更好地实现算法的控制效果.提高系统控制的精确度和稳定度;采用比较放大的TEC驱动电路,能有效解决传统驱动电路的"死区"问题.     

中距离夜视激光照明器的设计

设计了一种基于MIC29302稳压器的功率可调式激光器驱动电源,实现了对激光器的直接强度调制。根据半导体激光器对注入电流的稳定性要求高和对电冲击的承受能力差等特性,对其驱动电路进行了设计;同时,给出了激光器的保护电路和温度控制电路,较大地改进了半导体激光器电源的可靠性,提高了半导体激光器的输出稳定性,延长了激光器的使用寿命。最后,给出了详细的测试数据,测试结果证明,该驱动电源有具体的指标和良好的性能。     

基于FPGA技术的半导体激光器驱动电源的研制

提出了一种新的连续半导体激光器(LD)驱动电源设计方案,该方案融入FPGA技术,采用日立SH系列单片机HD64F7045为控制核心,实现了高稳定度的激光器驱动和温度控制。LD驱动单元中,应用负反馈技术分别实现注入电流IF、驱动电压VF和光功率的高稳定控制,还采取了软启动控制、短路开关和限幅保护的措施,有效地保证了LD的安全。LD温度控制单元中,采用了比例积分(PI)控制技术并结合积分分离的思想,实现对LD温度的高稳定度的控制。实验表明,注入电流的稳定度达到10-4量级,温度稳定度优于±0.01℃,性能比以往的同类系统提高了一个数量级。     

CPT原子钟垂直腔面发射激光器驱动电路设计

设计了一种输出电流范围在0~2 mA,用于驱动垂直腔面发射激光器(VCSEL)的恒流源电路。电路设计采用负反馈原理,可输出一个稳定的电压,该电压经过电压电流转化为恒定电流。为使输出电流更加稳定,在电路中加入现场可编程门阵列(FPGA)芯片EP4CE10F17C8组成控制电路。芯片通过采集负反馈的输出与预定值比较,得到误差量反馈到负反馈模块,调整负反馈电路的输入电压,从而使电路输出实现长期稳定。最后对电路输出性能进行测试,测试结果表明电流的纹波系数为0.01,电流稳定度为±0.02 mA。在驱动电流为1.2 mA、激光器工作温度为60℃时,用波长计测试激光器输出波长为795 nm,同时测得的吸收谱线也表明激光器输出波长在795 nm附近。因此,该恒流源电路可用于驱动VCSEL输出稳定波长。     

LED恒流驱动电路研究与设计

基于CSMC 0.5μm BCD工艺给出LED恒流驱动电路.利用MOS管饱和区恒流特性以及电流负反馈结构,给出三种恒流驱动方案.比较三种方案的恒流工作电压,确立最终结构.采用的方案能够有效降低恒流工作电压并实现利用外接电阻控制恒流输出的大小,驱动电流范围为14.5mA到91.5mA.驱动电流可以通过外接PWM数字信号实现输出使能控制,控制响应时间为7ns.可用于LED显示屏.通过Hspice软件进行仿真,5V的电源电压波动±10%时驱动电流波动小于1.85%.环境温度由25℃变化到85℃时驱动电流变化2.14%.外接电压由0V变化到5V,此时的驱动电流变化小于5.5%.当驱动电流为91.5mA时,恒流工作电压仅为0.38V.     

高稳定低温漂半导体激光器驱动的电子学设计

介绍了一种半导体激光器驱动系统,主要包括温度稳定控制电路、电流稳定控制电路和保护电路,给出了具体的参考电路。通过同时对激光器的工作电流及其温度进行精密控制,使得激光器能稳定工作。实验表明,该驱动控制的激光器在恒温(室温)下工作90min输出波长漂移不超过0.6pm 。外界环境温度10-50℃范围内,激光器输出波长漂移不超过16pm,适用于对激光器稳定要求高的场合。     

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。     

半导体DFB激光器的自动温度控制

阐述了半导体热电制冷器（TEC）的工作原理,分析了线性驱动和脉冲宽度调制（PWM）驱动TEC的原理以及各自的特点,对Linear公司的热电制冷器控制芯片LTC1923作了介绍,讨论了基于LTC1923的半导体分布反馈式（DFB）激光器自动温度控制电路,并对实验和实际应用的结果进行了分析,给出了实测数据和波形。实验结果表明激光器中心波长变化范围为±5pm,对应管芯温度变化±0．05℃,说明温控电路可以有效地对激光器的工作温度进行控制。