激光器驱动电路
半导体激光器驱动及温度控制电路
电路设计报告（姓名：_________学号：________）一、半导体激光器驱动电路激光二极管广泛用作于光纤通信中的光源，采用恒流驱动方式。
电路中，VT 1和VT 2构成恒流源，稳压二极管VD Z 为恒流源提供稳定的基准电压，RP 1限制该电路的电流，RP 2调节最佳工作点。
当电流很小时，激光二极管VD 1不发光，光电二极管VD 2检测不到光功率。
这时，比较器A 1输出高电平，监视发光二级管LED 不发光显示。
调节电路中电流使其超过激光二极管的阈值电平时，激光二极管获得足够大的功率而发光，VD 2中有光电流流过，LED 发光显示。
123456ABCD654321D CBATit leN u mb er Rev isio nSize B D ate:5-A p r-2012Sh eet o fFil e:E:\ED A\半导体激光器驱动电路.d d b D raw n By 0.1μF0.1μF100K Ω2K Ω10K Ω820Ω200Ω10K Ω22Ω10ΩRP2500ΩRP11K ΩLED9013V T1V T225C3039A 1LM339A 2LM339V D2PH OTO3.6VV DzV D1LDV CCV CCTTL 输入二、半导体激光器温度控制电路这种驱动电路也可作为热电冷却器TEC 中温度控制电路，如下图。
TEC 控制电路是基于比较器A 1的反馈系统。
若温度高于设定值，A 1反相输入端电压低于其低阈值电平，A 1输出高电平，通过R 1、VT 1和VT 2驱动TEC 。
TEC 电流由VD 1进行限制。
当TEC 被驱动导通时，它使激光制冷，A 1反相输入端电压增大到超过其高阈值电平，A 2输出低电平TEC 截止不工作。
RP 用于设定温度值。
123456ABCD654321D CB ATit leN u mb er Rev isio nSize B D ate:5-A p r-2012Sh eet o fFil e:E:\ED A\半导体激光器温度控制电路.d d b D raw n By 0.1μFV T225C3039V T19013A 1LM33920K ΩRP2.2KΩR110K Ω12Ω10K Ω1MΩV D 2.7VTEC热电冷却器参考书目[1]何希才．常用电子电路应用365例．电子工业出版社，2006.其他什么的大家自己写点吧O(∩_∩)O~。
脉冲激光器驱动电路的设计与应用
脉冲激光器驱动电路的设计与应用介绍脉冲激光器是一种能够产生高峰值功率、短脉冲宽度的激光器。
它在许多领域中都有广泛的应用，包括激光加工、医学治疗、通信等。
脉冲激光器的驱动电路起着至关重要的作用，它能够确保激光器的稳定工作并产生所需的脉冲参数。
本文将详细介绍脉冲激光器驱动电路的设计原理和应用。
设计原理脉冲激光器的工作原理脉冲激光器通常由激光介质、泵浦源和驱动电路组成。
激光介质通过泵浦源的能量输入，产生激发态粒子的反转分布。
当反转分布达到一定程度时，通过光学谐振腔的反射作用，可以实现激光的正反馈放大，从而产生激光脉冲。
驱动电路的作用驱动电路的作用是提供适当的电流或电压信号，使激光介质能够产生所需的激发态粒子反转分布，从而产生脉冲激光。
驱动电路需要满足以下几个要求： 1. 提供稳定的电流或电压信号，确保激光器的稳定工作。
2. 控制激光器的脉冲宽度和重复频率，以满足不同应用需求。
3. 提供保护功能，避免激光器因过电流或过压而损坏。
驱动电路的设计电源设计脉冲激光器通常需要较高的电源电压和电流。
为了确保电源的稳定性和可靠性，可以采用稳压稳流电源或者直流稳压电源。
稳压稳流电源能够根据激光器的工作状态自动调整输出电流和电压，保持恒定。
直流稳压电源则需要通过电压和电流调节器手动调整输出参数。
控制电路设计控制电路主要用于控制激光器的脉冲宽度和重复频率。
其中，脉冲宽度由激光介质的特性和谐振腔的参数决定，可以通过调节激光介质的泵浦源和谐振腔的参数来实现。
重复频率则由驱动电路的时序控制器控制，可以通过改变时序控制器的频率来调节。
保护电路设计保护电路用于保护激光器免受过电流、过压等损坏。
常见的保护电路包括过流保护电路、过压保护电路和过温保护电路。
过流保护电路可以监测激光器的电流，当电流超过设定值时，及时切断电源以避免激光器损坏。
过压保护电路则可以监测激光器的电压，当电压超过设定值时，自动切断电源。
应用脉冲激光器驱动电路在许多领域中都有广泛的应用。
激光器驱动电路原理
激光器驱动电路原理咱先得知道激光器是个啥，就像那种超级厉害的能发射激光的小玩意儿。
那激光器要工作得好，就得靠驱动电路这个“幕后英雄”啦。
激光器驱动电路呢，就像是给激光器提供能量的魔法盒。
你想啊，激光器就像一个小懒虫，得有人给它足够的动力它才能发射出激光呢。
这个驱动电路的基本任务就是提供合适的电流或者电压给激光器。
比如说，有的激光器它需要一个稳定的直流电流，这时候驱动电路就得像一个超级稳定的电流源，源源不断地给激光器供应合适大小的电流。
就好比你给一个小水车供水，水流大小得刚刚好，水太大了水车可能会被冲坏，水太小了水车又转不起来，对于激光器来说，电流不合适它就不能好好发射激光啦。
那这个驱动电路是怎么做到提供合适的电流或者电压的呢？这就涉及到好多小零件的协同工作啦。
里面有像电阻这样的东西，电阻就像是马路上的减速带。
电流通过电阻的时候，就会受到一定的阻碍，这样就能调节电流的大小啦。
比如说，我们想要把电流变小一点，就可以选择一个合适阻值的电阻，让电流在这个“减速带”上消耗一点能量，从而达到我们想要的电流大小。
还有电容呢，电容就像是一个小水库。
它可以储存电荷，当电路里的电压或者电流有波动的时候，电容就可以释放或者吸收电荷来保持电路的稳定。
就像水库在旱季放水、雨季蓄水一样，让整个电路的环境更加平稳。
要是没有电容这个小水库，电路里的电压或者电流就可能像坐过山车一样，忽高忽低的，那激光器可受不了这样的折腾，就像你坐过山车的时候也会晕头转向一样，激光器在这种不稳定的条件下也没法正常工作。
再说说电感吧。
电感就像是一个对电流变化有意见的家伙。
当电流突然要变化的时候，电感就会产生一个相反的电动势来抵抗这种变化。
这就好像你在马路上突然加速或者减速，后面有个东西在拉着你，不让你变化得太突然。
在激光器驱动电路里，电感可以防止电流突然增大或者减小，保护激光器不被突然的电流冲击给弄坏了。
而且呀，驱动电路里还有一些控制芯片之类的东西。
激光器及其驱动器电路原理与光模块核心电路设计讲解
激光器及其驱动器电路原理与光模块核心电路设计武汉电信器件有限公司模块开发部王松摘要：本文描述了激光器及其驱动、APC及消光比温度补偿电路原理与光模块核心电路设计技术，并简单介绍了半导体激光器的基本结构类型和各自应用特性，着重论述了激光器驱动电路、APC电路、消光比温度补偿电路原理与应用技术，对激光器调制输出接口电路信号与系统也进行了详细的分析计算。
关键词：半导体激光器，驱动，调制电路，APC，温度补偿，阻抗匹配，信号分析，系统1. 引言随着全球信息化的高速发展，人们的工作、学习和生活越来越离不开承载着大量信息的网络，对网络带宽的要求还在不断提高，光载波拥有无比巨大的通信容量，预计光通信的容量可以达到40Tb/s，并且和其他通信手段相比，具有无与伦比的优越性，未来有线传输一定会更多的采用光纤进行信息传递。
近几年以来，干线传输、城域网、接入网、以太网、局域网等越来越多的采用了光纤进行传输，光纤到路边FTTC、光纤到大楼FTTB、光纤到户FTTH、光纤到桌面FTTD 正在不断的发展，光接点离我们越来越近。
在每个光接点上，都需要一个光纤收发模块，模块的接收端用来将接收到的光信号转化为电信号，以便作进一步的处理和识别。
模块的发射端将需要发送的高速电信号转化为光信号，并耦合到光纤中进行传输，发射端需要一个高速驱动电路和一个发射光器件，发射光器件主要有发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）。
LED 和LD 的驱动电路有很大的区别，常用的半导体激光器有FP、DFB 和VCSEL 三种。
WTD光模块通常所用发射光器件为FP 和DFB 激光器。
2. 半导体激光器半导体激光器作为常用的光发射器件，其体积小、高频响应好、调制效率高、调谐方便，且大部分激光器无需制冷，是光纤通信系统理想的光源。
激光器有两种基本结构类型：（1）边缘发射激光器，有FP（Fabry-Perot）激光器和分布反馈式（DFB）激光器。
FP激光器是应用最广的一种激光器，但是其噪声大，高频响应较慢，出光功率小，因此FP 激光器多用于短距离光纤通信。
激光器驱动电路分析与检查方法
外，在其机架上(正对着感光鼓组件)还装有一面反射镜，此时也应将该反射镜拆
下检查。
打印质量问题
激光机打印质量故障列表
现象 可能引起的原因 排除
竖直黑/白线条 激光器内有尘土、棉纤等（白线） 清洁或更换光学组件
转印辊上有尘土、纤维等（白线） 清洁转印辊
鼓芯上有刮伤(黑线) 更换硒鼓组件
个由多个镜面(根据不同型号的打印机有2～6个镜面)和电机组装为一体的组合体
。这个电机称之为扫描电机。当扫描电机的转速异常出现时，就不能对激光束进
行正常调制，致使打印页面出现扭曲，若该电机不转，则打印机不打印，面板上
出现故障信息(如HP 6LPR()打印机上会出现三个指示灯全亮现象)。这种故障的
再由反射镜发射到感光鼓上形成二维的潜像，当激光束传输通道发生故障时，会
影响到打印质量，如打印页面上出现纵向白条。这种故障的检查方法是打开机器
，取出激光器，再将激光器的盖板打开，检查里面的光学器件上有无墨粉、灰尘
等。另外有的激光打印机如HP 4LC、HP 5P／6P等，除了激光器里面装有反射镜
激光器驱动电路包括激光束发生器和调制电路、光学调制装置、扫描电机控制与
驱动电路，这几部分电路和装置被装在一个黑色塑料盒内，一般称为激光器。其
作用是通过视频接口传送来的视频信号，产生激光二极管驱动信号，再经过扫描
电机带动的扫描镜(两面、四面或六面棱镜)调制后发射到感光鼓上生成二维的静
电潜像。激光器驱动电路出现故障时主要表现在以下三个方面：
①激光束发生器(激光头)故障。
激光束发生器(激光头)故障是指激光二极管故障，主要是激光二极管损坏、聚焦
透镜(为了拓宽激光束的调制频带，必须
激光器驱动电路的基本原理 V100ppt课件
激光管的阻抗匹配
方法X：在激光管上串联电阻，得到预期的阻抗；
电阻
通常这个电阻集成在TO的封装内部，不过 现在的好像看到越来越多的供应商根本就不 使用这个电阻，任由低阻抗的激光管直接连 接到传输线上，具体的理由还不清楚； 包括在我们的设计中，实际上都没有考虑这 个问题了；
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克服引线的电感
通常，在激光管的接口电路中，还增加RC匹配电路来补偿管脚和引线上的分 布电感；改善眼图的形状；
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自动功率控制电路：连续模式SINGLE LOOP APC电路原理I
RC电路充当一个低通滤波器，用来测量平均的光功率或者背光电流； 由于APC环路只关心光功率的平均值，为了减少长0和长1对光功率的影 响，需要APC环路的带宽尽量的小； PHYWORKS 107X芯片有两个可选的带宽，分别为5KHZ/15KHZ；
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自动功率控制电路：连续模式SINGLE LOOP APC电路原理II
在温度不变、发光效率不变的情况下，如果激光管的阈值发生变化， APC环路可以保持发射光功率不变；
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自动功率控制电路：SINGLE LOOP APC电路问 题
如果激光管仅仅阈值电流和温度、时间有关系，发光效率保持永远一致， 单环路的APC电路会工作的非常可靠； 但是，实际上发光效率也随时间和温度发生明显的变化；
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驱动器和激光管的连接
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驱动器和激光管的连接
在实际应用中，驱动器电路和 激光管需要通过PCB上的铜线 互联，信号还可能需要穿过激 光管的引脚，这些互联线，在 高速情况下，都会对信号的质 量产生影响；
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驱动器和激光管的连接
互联线的阻抗不一致，就会导致 信号出现反射；
流体、或者波的传播中，我们都 可以看到这种反射的现象；是一 种普遍的现象；
脉冲激光器驱动电路的设计与应用
脉冲激光器驱动电路的设计与应用脉冲激光器驱动电路是一种专门用于控制和驱动脉冲激光器的电路。
它的主要作用是产生恰当电压脉冲以激发激光器发射出稳定、高能量的脉冲，控制激光器输出脉冲的形态，从而实现高精度激光加工、医疗和科研等领域的应用。
因此，脉冲激光器驱动电路的设计与应用具有重要意义。
在脉冲激光器驱动电路的设计中，关键是要理解激光器特性和对控制电路的要求，确定适合的电路拓扑结构和工作方式，选择合适的电路元器件，并进行仿真和实验测试。
在实际应用中，还需要考虑激光器和控制电路的匹配和稳定性、尺寸和重量限制等因素。
常见的脉冲激光器驱动电路包括调制式和非调制式两种类型。
调制式驱动电路采用外部信号调制激光器，可以实现高速率的激光脉冲输出；非调制式驱动电路则通过内部开关控制放电，可以实现高精度、高稳定性的激光脉冲输出。
在电路元器件的选择上，需要注意功率、速度、可靠性等方面的匹配，例如 MOSFET、Bipolar 等晶体管，快速恢复二极管等。
脉冲激光器驱动电路在精密微加工、医学、科学研究等领域的应用非常广泛。
在精密微加工领域，激光切割、打孔和焊接等加工过程需要高稳定性和精度的激光输出，脉冲激光器驱动电路的应用可以保证输出脉冲的精度和一致性。
在医学领域，激光治疗和激光手术需要控制激光器输出的能量和形态，以确保治疗效果和患者的安全。
在科学研究中，激光器的高精度测量和量子物理实验等需要高灵敏度和高稳定性的激光器输出。
总之，脉冲激光器驱动电路的设计和应用涉及多个领域的交叉应用，需要掌握电子、光学和机械等多学科知识和技能，并不断地改进和优化电路结构和性能，以满足不同应用领域的需求。
半导体激光器驱动器安全保护电路的设计
半导体激光器驱动器安全保护电路的设计
1.过电流保护电路：激光器驱动电路中加入过电流保护电路，可以防
止激光器在工作时因过载而烧毁。
过电流保护电路可以通过电流传感器检
测激光器的工作电流，当电流超过设定值时，保护电路会切断电源，保护
激光器的安全。
2.过温度保护电路：激光器工作时会产生热量，如果温度过高，会对
激光器的正常工作产生不良影响甚至损坏激光器。
因此，过温度保护电路
是必不可少的。
过温度保护电路通过温度传感器监测激光器的温度，当温
度超过设定值时，保护电路会采取相应的措施，例如关闭电源或降低输出
功率，以保护激光器的安全。
3.短路保护电路：激光器驱动器输出端可能会存在短路的情况，如果
不及时进行保护，会导致激光器过载而烧毁。
因此，短路保护电路是必要的。
短路保护电路可以通过监测输出电流来检测短路，当检测到短路时，
保护电路会切断电源或降低输出功率，以保护激光器的安全。
4.过压保护电路：激光器工作时需要一定的电压，但如果电压过高，
会对激光器产生损坏。
因此，过压保护电路是必不可少的。
过压保护电路
可以通过电压传感器监测激光器输入电压，当电压超过设定值时，保护电
路会切断电源或降低输出功率，以保护激光器的安全。
以上是一些常见的半导体激光器驱动器安全保护电路的设计。
当然，
具体的设计还需要根据激光器驱动器的具体情况和需求来进行细化和优化。
在实际设计中，还需要充分考虑电路的稳定性、可靠性和成本等因素。
激光器驱动电路设计与应用
激光器驱动电路设计与应用激光器是一种利用受激辐射原理产生激光光束的装置。
它在现代科技领域有着广泛的应用，包括激光切割、激光打标、激光雷达等。
而激光器能够工作正常，离不开一个稳定可靠的驱动电路。
本文将探讨激光器驱动电路的设计原理与应用。
一、激光器驱动电路的基本原理激光器驱动电路主要包括激光二极管供电与电流控制两部分。
供电部分需要提供适当的电压和电流给激光二极管，而电流控制部分则需要保证激光二极管受到稳定的电流驱动。
在激光器的工作中，这两个部分必须配合协调，以确保激光器能够正常工作并产生所需的激光输出。
二、激光二极管供电设计在激光二极管供电设计中，需要考虑激光二极管的工作电压和电流需求。
一般情况下，我们可以使用直流电源来为激光二极管供电。
首先，根据激光二极管的额定工作电流和电压，选择合适的电源电压和额定电流。
其次，使用电源调节电路来保证供电的稳定性和精确性。
最后，通过合适的连接线路，将电源与激光二极管连接，以确保供电的可靠性和安全性。
三、激光二极管电流控制设计激光二极管电流控制设计是激光器驱动电路中非常重要的一部分。
在激光二极管的工作中，电流的稳定性对于激光输出的功率和频率具有直接影响。
因此，在设计电流控制环路时，需要考虑到以下几个方面。
1.电流控制模式的选择常见的电流控制模式有恒压模式和恒流模式。
恒压模式下，电路会根据激光二极管的电流需求来调整电压，保证其工作在恒定电流下；恒流模式下，则是通过电路控制来保持电流的恒定。
在实际应用中，应根据具体的需求选择合适的模式进行设计。
2.反馈控制环路的设计为了确保激光二极管电流的稳定，需要设计一个反馈控制环路。
这一环路通常包括一个比较器、一个误差放大电路和一个电流调整电路。
比较器用于比较实际电流与设定电流之间的差异，误差放大电路用于放大差异信号，而电流调整电路则用于根据差异信号调整输出电流。
3.稳定性和去抖动设计在电流控制环路的设计中，还需要考虑到稳定性和去抖动。
ttl调制激光驱动电路
ttl调制激光驱动电路摘要：一、引言二、TTL调制激光驱动电路工作原理1.TTL简介2.调制激光驱动电路作用3.TTL调制激光驱动电路结构三、TTL调制激光驱动电路设计1.设计要求2.关键元件选择3.设计实例四、TTL调制激光驱动电路应用1.激光器驱动应用2.激光通信应用3.其他激光应用五、TTL调制激光驱动电路优化与维护1.优化措施2.维护方法六、总结正文：一、引言随着激光技术的不断发展，TTL（Transistor-Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑）调制激光驱动电路在各类应用中越发显示出其重要性。
本文将对TTL调制激光驱动电路进行详细介绍，包括其工作原理、设计、应用以及优化与维护等方面。
二、TTL调制激光驱动电路工作原理1.TTL简介TTL是一种数字逻辑电路，以其高速、低功耗、稳定性等特点在电子领域广泛应用。
它主要通过晶体管的导通与截止来实现数字信号的传输和处理。
2.调制激光驱动电路作用调制激光驱动电路主要用于控制激光器的输出功率和波长，使其适应不同应用场景的需求。
通过调制电流，实现对激光器输出功率的控制；通过改变调制频率，实现对激光器波长的控制。
3.TTL调制激光驱动电路结构TTL调制激光驱动电路主要由以下部分组成：（1）电源管理模块：为电路提供稳定的电压供应。
（2）调制器：实现数字信号与模拟信号的转换，控制激光器输出功率和波长。
（3）驱动器：放大调制器的输出信号，为激光器提供驱动电流。
（4）保护电路：防止电路因过热、过压等异常情况导致的损坏。
三、TTL调制激光驱动电路设计1.设计要求在设计TTL调制激光驱动电路时，需考虑以下要求：（1）稳定性：确保电路在长时间运行过程中，性能稳定不变。
（2）可靠性：保证电路在恶劣环境下仍能正常工作。
（3）效率：提高电路的能源利用率，降低能耗。
（4）体积：减小电路的体积，提高集成度。
2.关键元件选择根据设计要求，选择合适的元器件，如：（1）电源管理模块：选用高效、低纹波的电源转换器。
激光器及其驱动器电路原理与光模块核心电路设计讲解
激光器及其驱动器电路原理与光模块核心电路设计讲解激光器是将电能转化成光能的一种器件，它具有高亮度、高单频性和窄线宽等特点，广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。
本文将从激光器的原理和驱动器电路以及光模块核心电路的设计方面进行讲解。
激光器的原理是通过激发介质中的原子或分子的电子跃迁，使其产生受激辐射，从而放大光信号。
激光器的组成包括泵浦源、激光介质和谐振腔。
泵浦源提供能量激发介质，激光介质产生光子，而谐振腔则用于放大光信号。
其中，常见的泵浦源包括电流泵浦和光泵浦两种。
对于电流泵浦激光器，其驱动器电路一般采用直接驱动或恒流驱动。
直接驱动是将电流直接施加在激光二极管上，通过二极管的串联电阻来控制电流大小。
恒流驱动则是通过恒流源为激光二极管提供稳定的电流。
直接驱动简单、成本低，但对电流的稳定性要求较高；恒流驱动可以提供稳定的电流，但设计复杂且成本较高。
对于光泵浦激光器，其驱动器电路一般采用恒电源和调制驱动两种方式。
恒电源方式是将恒定的电流施加在光泵浦二极管上，通过二极管将电能转化成光能。
调制驱动方式是通过对光泵浦二极管施加调制信号来控制光泵浦的输出功率，常见的调制方式有频率调制和幅度调制。
在光模块核心电路的设计方面，首先需要考虑的是光电转换的过程。
光电转换一般采用光电二极管或光电导管来实现，其内部结构包括灵敏区、引入端和输出端。
灵敏区用于接收光信号并转换为电信号，引入端连接封装的光纤，输出端连接电路，并通过电路将电信号转换成适合后续处理的信号。
在光模块核心电路的设计中，还需要考虑信号的放大和滤波。
信号放大可以使用放大器来实现，常见的放大器有前置放大器和后级放大器。
前置放大器用于放大光电转换器输出的微弱信号，后级放大器用于进一步放大信号以达到需要的功率。
信号滤波可以使用滤波器来实现，滤波器可以滤除不需要的频率成分，提高信号的纯度和质量。
除了信号的放大和滤波，光模块核心电路的设计还需要考虑功率的稳定性和保护电路的设计。
005-激光器驱动电路的基本原理PPT课件
PASSIVE BACK TERMINATION
BACK TERMINATION 电阻用于吸收从激光 管远端因为匹配不良 反射回来的信号；
有BACK TERMINATION的驱动电路，缺点是这个时候，对 驱动器而言，需要驱动两个负载，需要的电流要加倍； 我们的很多设计上，都使用了BACK TERMINATION的方案；
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自动功率控制电路：连续模式SINGLE LOOP APC电路原理I
RC电路充当一个低通滤波器，用来测量平均的光功率或者背光电流； 由于APC环路只关心光功率的平均值，为了减少长0和长1对光功率的影 响，需要APC环路的带宽尽量的小； PHYWORKS 107X芯片有两个可选的带宽，分别为5KHZ/15KHZ；
最基本的道理总结起来： 如果传输介质是均匀的，即阻抗 一致，就不会有反射；
如果终点是开路，会产生一个同 相同幅度的反射波
如果终点是短路，会产生一个反 相同幅度的反射波
13
驱动器和激光管的连接
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驱动器和激光管的连接
在远端观察到的实际信号
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驱动器和激光管的连接
重要结论：在互联线的两端，都必须保持阻抗的一 致性，即传输线的阻抗、负载(激光管）的阻抗、驱 动器的阻抗一样； 常见错误，我们现在设计激光管到LASER DRIVER的 互联线，很多都是按照差分100欧姆来设计，实际上， 这个没有什么特别的道理，只要能符合上述的规律， 实际上任何的阻抗的差分线，都应该可以工作；
产品简介
激光器驱动电路的基本原理
1
重要声明
本章节的主要内容是根据平时工作中的一些理解总结得 到，没有特别严格的理论分析； 本章节中的内容希望对大家的工作起到指引的作用，并 希望在后面的工作中不断的完善； 目前本章节的内容仅限于DML的激光器的驱动电路
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Mianyang, China lizhanfeng@
Abstract—Online analysis of carbon monoxide with the highprecision, high-sensitivity is of great significance to control environment pollution and industrial production-line process. The influence of these factors, such as input voltage variation of load and ripple to driver, were analyzed. The hybrid-driven power, with functions of slow-start, constant power laser diode control and over-current protection, was designed by integrating the principles and operation requirement, and the damage mechanism of laser diode. The experimental tests reveal that the tuning performance and the stability of output wavelength are fully guaranteed, and that the designed laser diode drive circuit well meets the requirement of measurement based on TDLAS.
Keyworห้องสมุดไป่ตู้s- laser diode; absorption spectroscopy;power drive
I. INTRODUCTION
On-site analysis of carbon monoxide (CO) gas concentration can effectively monitor the production process, and play an important role in improving production and yields. By most conventional CO detection methods, samples are usually collected by the flue sensors, and then delivered to laboratory for component analysis, the whole process of which is time-consuming and lacks real-time property.
In the CO Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS)-based measurement system, dual-frequency
Liao Xiaochun, Chao wen, Shang Liping
School of Information Engineering Southwest University of Science and Technology
Modulation circuits consist of waveform generator and signal synthesis. The former generates the desired frequency
Fund Project: "863" project (2009AA063002) and the Sichuan Provincial Science and Technology Support Project (2009SZ0118) funded. 978-1-4244-7161-4/10/$26.00 ©2010 IEEE
Mianyang, China liaoxiaochun@
modulation and harmonic detection are adopted to modulate the drive currents, with the reference information expressed by Shimei Wang in [5], so the LD current drive is realized in CP mode.
LD output wavelength is determined by the material’s band gap energy, and affected by temperature and injection current. LD drive is realized by two ways of Constant Current (CC) and Constant Power (CP), as Shushu Liu stated in [3]. In CC mode, through the negative feedback control loop, direct and effective control is implemented over drive current level, to achieve the minimal current deviation and the maximal LD output stability. CC mode with precise temperature control could obtain even better results, also indicated by Xianbing Liao in [4]. While in CP mode, the current is fluctuating. In order to accurately control the output wavelength, the current must be tracked in real time. Generally, photodiodes (PD) are used to detect the LD output optical power for drive current’s real-time control.
Laser Diode Drive Circuit Design for Carbon Monoxide TDLAS Measurement System
Li Zhanfeng
School of Manufacturing Science and Engineering Southwest University of Science and Technology
Overall protection measures for LD include: slow-start, self short circuit in non-work state, and overload protection in work state.
II. LD DRIVE CIRCUIT SCHEME
Optical source drive scheme for CO TDLAS measurement system is illustrated in Fig.1.
DC Signal
Signal Synthesis
Power Supply
DDS Modulation Source
Laser Diode
The life of LD could be quite long at normal use. But if under improper working or storage conditions, as Sliney mentioned in [2], LD will suffer a sharp deterioration in performance, even destruction. Those necessitate perfect protection measures for LD drive system, which could exempt LD from damages in start, working, and closing circuit status. LD damages mainly derive from PN junction breakdown or cleavage plane destruction. Depending on the damage degree, it could be decreased output or zero-output.
and waveform; the latter synthesizes the signal’s amplitude and the bias voltage, to meet LD’s requirements. In working process, a frequency sweep of modulation frequency is required normally so as to acquire maximal detection output value. Therefore, the high resolution of waveform generator usually reaches 0.01-0.1Hz, which is realized by highprecision DDS signal generator chip, controlled by System Control to generate sufficient high-resolution and highprecision sinusoidal voltage signal.