半導體激光器電源設計技術匯總

,上式只是一個近似的表達,隨著負載的不同和輸入電壓的變化,輸出電流還是有微小的變化,但是由于前置放大器放大倍數很高,使得輸出電流變化很小,穩定度一般能達到10-5量級。

8.輸出功率可調激光二極管驅動電源設計

LD(激光二極管)不僅具有一般激光器高單色性、高相干性、高方向性和準直性的特點，還具有尺寸小、重量輕、低電壓驅動、直接調制等特性，因而廣泛應用于國防、科研、醫療、光通信等領域。然而，由于LD是一種高功率密度并具有極高量子效率的器件，對于電沖擊的承受能力差，微小的電流波動將導致光功率輸出的極大變化和器件參數的變化，這些變化直接危及器件的安全使用，因而在實際應用中對驅動電源的性能和安全保護有著很高的要求。在驅動電源的設計過程中，同時考慮對LD進行安全有效保護，如防止浪涌沖擊，慢啟動等問題。

1電路結構及原理

LD是依靠載流子直接注入而工作的，注入電流的穩定性對激光器的輸出有直接、明顯的影響，因此，LD驅動電源需要為LD提供一個紋波小，毛刺少的穩恒電流。該LD驅動電源包括4部分：基準電壓源，恒流源電路，脈沖控制電路，保護電路。結構框圖如圖1所示。

基準電壓源電路構成如圖2所示，其作用是為恒流源電路提供一個高精度，低溫漂的電壓參考，同時，為電路中的集成電路(如光耦合器、運算放大器、反相器等)提供穩定工作電壓。

LM317是美國國家半導體公司的三端可調正穩壓器集成電路，輸出電壓范圍是1.2～37V，負載電流最大為1.5A，使用簡單。其工作過程如下：輸出電壓Vout通過R1、VQ1，對C2充電，開始時VQ1飽和導通，Vout最低(約1.5V)。隨著C2上電壓的升高，VQ1逐漸退出飽和并趨于截止，Vout逐漸升高至額定電壓。改變R1、C2的常數可改變軟啟動的時間。改變可變電阻R2的值，可調整輸出電壓Vout的值。VD1用于關機后使C2上的電荷快速泄放。

9.基于51單片機的半導體激光器電源控制系統的設計

半導體激光器(LD)體積小，重量輕，轉換效率高，省電，并且可以直接調制。基于他的多種優點，現已在科研、工業、軍事、醫療等領域得到了日益廣泛的應用，同時其驅動電源的問題也更加受到人們的重視。使用單片機對激光器驅動電源的程序化控制，不僅能夠有效地實現上述功能，而且可提高整機的自動化程度。同時為激光器驅動電源性能的提高和擴展提供了有利條件。

本系統原理如圖1所示，主要實現電流源驅動及保護、光功率反饋控制、恒溫控制、錯誤報警及鍵盤顯示等功能，整個系統由單片機控制。本系統中選用了C8051F單片機。C8051F單片機是完全集成的混合信號系統級芯片(SOC)，他在一個芯片內集成了構成一個單片機數據采集或控制系統所需要的幾乎所有模擬和數字外設及其他功能部件，如本系統中用到的ADC和DAC。這些外設部件的高度集成為設計小體積、低功耗、高可靠性、高性能的單片機應用系統提供了方便，也大大降低了系統的成本。光功率及溫度采樣模擬信號經放大后由單片機內部A/D轉換為數字信號，進行運算處理，反饋控制信號經內部D/A轉換后再分別送往激光器電流源電路和溫控電路，形成光功率和溫度的閉環控制。光功率設定從鍵盤輸入，并由LED數碼管顯示激光功率和電流等數據。

目前，凡是高精密的恒流源，大多數都使用了集成運算放大器。其基本原理是通過負反作用，使加到比較放大器兩個輸入端的電壓相等，從而保持輸出電流恒定。并且影響恒流源輸出電流穩定性的因素可歸納為兩部分：一是構成恒流源的內部因素，包括：基準電壓、采樣電阻、放大器增益(包括調整環節)、零點漂移和噪聲電壓;二是恒流源所處的外部因素，包括：輸入電源電壓、負載電阻和環境溫度的變化。