半导体激光器驱动电路设计(精)

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半导体激光器驱动电路设计（两款半导体电路设计）

半导体激光器驱动电路设计（两款半导体电路设计）一。

半导体激光器驱动器输出电路的设计随着科学技术的飞速发展，半导体激光器技术已深入到国民经济和国防建设的各个领域。

半导体激光器具有其它激光器无法比拟的特性，比如：常见的激光器如He-Ne激光器，采用高压激发（约1500V），而半导体激光器采用3～5V的低电压激发，相比之下，半导体激光器的激励方式较为安全，并且效率比普通激光器高数十倍；在一些测量仪器中，选用半导体激光器照明，能满足单色性好，相干性好，光束准直，精度高等要求，在远距离通讯、激光雷达、数字信号的存储和恢复、激光测距、机器人、全息应用、医学诊断等方面都有广泛的应用。

但半导体激光器对工作条件要求苛刻，在不适当的工作或存放条件下，会造成性能的急剧恶化乃至失效。

所以，使激光器正常工作的激光器驱动电源就显得尤为重要。

因而在实际应用中对激光器驱动器的性能有着很高的要求。

半导体激光器（LD）具有体积小、重量轻、转换效率高、工作寿命长等优点，在工业、军事、医疗等领域得到了广泛应用。

LD是以电流注入作为激励方式的一种激光器，其使用寿命、工作特性在很大程度上取决于所用驱动电源的性能好坏。

半导体激光器本身的性质决定其抗浪涌冲击能力差，这就要求驱动电源的稳定度高，浪涌冲击小，因此驱动电源中需要各种保护电路以满足实际要求。

通常用慢启动电路、TVS（瞬态抑制器）吸收电路、限流电路等来防止浪涌冲击及电流过大。

但大功率半导体激光器的工作电流较大，并且半导体激光器比较脆弱，传统的慢启动电路、TVS 吸收电路不能很好地满足实际要求。

1 半导体激光器驱动器的理论分析半导体激光器的应用广泛，因而其相应的驱动技术也显得越来越重要。

半导体激光器的驱动技术通常采用恒电流驱动方式，在此工作方式中，通过电学反馈控制回路，直接提供驱动电流电平的有效控制，由此获得最低的电流偏差和最高LD（Laser Diode）输出的稳定性。

整体的设计思想是运用负反馈原理稳定输出电流，由此获得最低的电流偏差和最高的电流输出稳定性。

半导体激光器驱动电路设计

半导体激光器驱动电路设计
1、确定参数：首先，根据所采用的半导体激光器进行相应参数的确定，主要包括输入电压、电流以及恒流模块的参数，根据具体的需要可以完成相应的参数确定。

2、结构设计：根据参数确定进行激光器驱动电路的结构设计，结构设计应考虑激光输出能力、负荷及恒流模块的输出的特性，满足激光器输出功率的要求；
3、计算电阻：对于激光驱动电路来说，为保持电流稳定，应据恒流模块的输入电流和输出电压计算电路上的各种电阻值，以便达到设计要求。

4、电路测试：经过上述步骤确定激光驱动电路的参数，在完成电路的组装后应对原装驱动电路进行相应的测量，在测量的时候需要考虑负载的幅值、波形及相位等因素，最后，验证激光输出的功率是否满足设计要求，同时检查电路中各部分是否运行正常。

5、微调激光器参数：最后，产品上线前将对激光器的参数进行微调，确保激光器的输出参数满足所设定的要求，同时可以调节激光的输出功率等参数，以规避在实际使用中出现的误差。

以上就是关于半导体激光器驱动电路设计的介绍，希望对大家有所帮助。

基于UCC27322的中功率半导体激光器驱动电路设计(精)

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图1典型脉冲式半导体激光器驱动电路的结构形式
当没有触发信号时,开关电路处于断开状态,
电源经充电回路给储能电路充电;当触发信号到来时,开关电路迅速导通,储能电路通过激光器、开关电路放电,形成脉冲电流驱动激光器发光。图2所示为典型脉冲式半导体激光器驱动电路的等效电路[2]
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图2典型脉冲式半导体激光器驱动电路的等效电路
R3放电,形成电流脉冲。开关S1导通瞬间,电路形成一个零输入响应RLC放电回路。放电开始瞬间,放电回路电流为零,根据理论分析可以忽略电阻R2和电容C2的影响[2],电路电压全部加到电感上,设电压初始值为V,回路中电流i(t)可以表示为
i(t)=Ae-αt
sinωt(1)其中:
A=
Vα=R3
ω=R3L1
22
制导与引信第31卷
1半导体激光器驱动电路理论分析
1.1驱动电路等效电路
按照工作方式分类,半导体激光器可以分为连续和脉冲两大类。对于不同的工作方式,半导
体激光器驱动电路也有所不同。其中,脉冲式半导体激光器采用脉冲信号来驱动,要求驱动电路提供快速电流脉冲,并且脉冲前后沿越陡越好。在本质上脉冲式半导体激光器驱动电路是一种大电流开关电路,主要由电源、储能电路、激光器等效电路、开关电路和取样电路等组成。图1所示为典型脉冲式半导体激光器驱动电路的一般结构形式[2]
关键词:半导体激光器;驱动电路;功率
中图分类号:TJ430.38文献标识码:A
TheDesignofMediumPowerSemiconductorLaserDriving
CircuitBasedonUCC27322
ZHANGXiang2bin,YUWei2wei
(ShanghaiRadioEquipmentResearchInstitute,Shanghai200090,China)

高精度半导体激光器驱动电源系统的设计

高精度半导体激光器驱动电源系统的设计刘平英,丁友林(金肯职业技术学院江苏南京 211156)摘要:介绍一种以DSP T M S320F2812控制模块为核心的高精度半导体激光器驱动电源系统的设计。

该系统以大功率达林顿管为调整管加电流负反馈电路实现恒流输出,利用DSP 内部集成的模/数转换器对输出电流采样,并经过PI 算法处理后控制PW M 输出实现动态的误差调整,消除电路中的静止误差。

为了提高系统的稳定性,在系统中加入过流、过压保护和延时软启动保护等功能。

结果表明,输出电流范围在10~2500mA 内,输出电流变化的绝对值小于输出电流值的0.1%+1mA,从而确保了半导体激光器工作的可靠性。

关键词:DSP ;半导体激光器;PI 算法;PW M中图分类号:T N248.1 文献标识码:B 文章编号:1004-373X(2009)08-166-04Design of High Precision Semiconductor Lasers Driver Source SystemL IU Ping ying ,DI NG Yo ulin(Ji nken Co ll eg e o f T echno log y,Nanjing,211156,China)Abstract :A highly pr ecise cur rent source dr iver system o f semiconductor laser s is pr esented,w hich ado pts the DSP T M S320F 2812as co ntr ol co re unit.T he system uses a combinatio n of high -pow er Darlingto n tr ansisto r as an adjust or and neg ativ e feedback cir cuit o f cur rent to r ealize constant cur rent output.T he DSP inter ior integr ated A DC is used to sample the cur rent date that co ntr ol the output of P WM after PI algo rit hm pro cessed,w hich is to r ealize dy namic err or regulation and eliminate static er ro r in the circuit.T he pro tect functio n at ov er-curr ent o r ov er-vo ltag e protection circuit and delay star tup unit is added into the sy stem t o impro ve its st abilit y.T he r esult s o f ex periments show that the curr ent output o f the system is betw een 10~2500mA ,and the absolute v alue of the chang ing curr ent output is smaller than 0.1%+1m A,and ensure that lasers diode runs r eliably.Keywords :DSP;semico nduct or lasers diode;P I alg or ithm;P WM收稿日期:2008-07-22基金项目:江苏省高校高级人才科研基金资助资助(04JDG021)0 引言半导体激光器(LD)是一种固体光源,由于其具有单色性好,体积小,重量轻,价格低廉,功耗小等一系列优点,已被广泛应用。

半导体激光器LD脉冲驱动电路的设计与实验

半导体激光器LD 脉冲驱动电路的设计与实验进行脉冲驱动电路的设计主要是由于，半导体激光器在脉冲驱动电路驱动时，其结温会在半导体激光器不工作的时刻进行散热，因此半导体激光器在脉冲电源驱动下，对半导体激光器的散热要求不高。

在设计半导体激光器的脉冲驱动电源时，也是先仿真后设计的思想，在电路选型上也是力求简单。

1脉冲电源的仿真在进行脉冲电源仿真时，同样选用的 NI 公司的这款MultisimIO 这款电路仿真软件。

选用的器件是IRF530,信号源是5V ，占款比为50%，频率为50Hz 的方波信号源；用电阻 R i代替半导体激光器、且将 R i的阻值设置为 1 Q ,用脉冲电源仿真在仿真电路设计的过程中，选用了功率管IRF530作为主开关，对电阻R i上的电压进行采样，信号源选取的是输出5V 方波的、频率是50Hz 、占款比是50% 的信号源。

在进行仿真前、将示波器的 A 通道接在电阻R i的两端，对整个电路的电流信号进行监测。

将示波器的 B通道接在信号源的两端，对信号源的输出MultisimIO 的自带示波器对电阻R i两端的电信号进行测量12V VGCMIL........ X SC1A ETinw ______ • 7訂 _________________ 計旷 ____________________ | Triggr SaihpOTi Diu ::-i■< ■ Suli [TvCi; \ Edgt |T" ijp":电信号进行采样，这样通过A、B两通道的电信号进行对比，看脉冲驱动电路能否满设计要求。

根据仿真示波器监测到的数据显示，电阻R i两端的电信号完全是跟信号源的电信号同步变化的，而且波形完全一致。

仿真结果显示电阻R i的峰值电压是为1.145V,说明电路的峰值电流也是1.145A。

在仿真过程中，通过不断的调整信号源的特性，发现电阻R i两端的电压值的大小只与信号源的电压值大小有关系，而与信号源的频率和占空比关系不大，这说明此脉冲仿真电路输出电流值的大小只与信号源输出的电压值大小有关。

半导体激光器LD开关电源驱动电路的设计和实验

半导体激光器LD 开关电源驱动电路的设计和实验开关电源相比线性电源它的转换效率高、电能利用率高，但纹波系数较大，本节将讨论半导体激光器在开关电源驱动下特性分析，并设计出一款稳定的半导体激光器的开关电源驱动电路。

首先应从半导体激光器工作特性出发，分析出开关电源驱动半导体激光器所应具备的条件，而结温、结电压、结电流是直接决定半导体激光器的工作特性的参量，因此分析开关电源驱动半导体激光器的特性、实际就是分析在开关电源驱动下半导体激光器结温、结电压、结电流这三者之间的关系。

1 恒流模式下的结温与工作特性研究根据半导体物理学理论，PN 结在小注入条件下的正向电流与电压近似满足下式：0exp qU I I kT ⎛⎫= ⎪⎝⎭很明显，正向电流和PN 结的节电压不是线性关系。

当载流子大注入时即半导体激光器满足载流子反转，开始向外输出激光时的工作条件，PN 结的电流-电压特性将会发生变化，不在遵从电流和PN 结结电压之间的关系式。

因为P 区为阻止空穴的扩散维持电中性，必然建立一个电场，成为自建电场，这样势必使加载在PN 上的结电压有一部分电压加在P 区。

此时PN 结的电流和结电压的关系公式需加以修正：0exp 2qU I I kT ⎛⎫= ⎪⎝⎭()320exp 2g E I f T T kT -⎛⎫= ⎪⎝⎭I ：正向电流；0I ：反向饱和电流；U ：pn 结正向电压；T ：绝对温度；k ：波尔兹曼常数； q ：为基本电荷电量；其中g E 为温度为0K 时的禁带宽度。

又由()K f T T =，函数()T f 含有32T -，这样K 是一个与温度无关的量，当半导体结在恒流状态时，PN 结的结电压和温度的关系如下式：()2g E kT U InK InI q q=--()2dU k InK InI dT q=-- 由上式可得，在恒流模式下结电压与温度是成线性变化的，随着温度的升高结电压是减小。

当工作在恒流模式下时，dU dT 是恒定的，说明半导体工作在横流模式下的输出状态影响因素少，整个工作状态易于控制。

半导体激光器驱动电路

查阅相关文献资料，设计半导体激光器驱动电路，说明设计思路和电路模块的功能
图1
在半导体激光器的设计中，为了便于对光功率进行自动控制，通常激光器内部是将LD 和背向光检测器PD集成在一起的，见图1。

其中LD有两个输出面，主光输出面输出的光供用户使用，次光输出面输出的光被光电二极管PD接收，所产生的电流用于监控LD的工作状态。

背光检测器对LD的功率具有可探测性，可设计适当的外围电路完成对LD的自动光功率控制。

激光器电路的设计框图如图所示，将电源加在一个恒压电路上，得到恒定的电压，再通过一个恒流电路得到恒定的电流以驱动LD工作.
其中恒压电路如图2，由器件XC9226以及一个电感和两个电容组成。

XC9226是同步整流型降压DC/DC转换器，工作时的消耗电流为15mA，典型工作效率高达92%，只需单个线圈和两个外部连接电容即可实现稳定的电源和高达500IllA的输出电流。

其输出纹波为10mV，固定输出电压在0.9v到4.0V范围内，以loomv的步阶内部编程设定。

该电路中，输出的恒定电压设定为2.6v。

图2
恒流电路如图3，主要由LMV358、三极管以及一些电阻和电容共同组成.LMv358是一个低电压低功耗满幅度输出的低电压运放，工作电压在2.7v到5.5v之间。

从恒压电路输出的2.6V电压经过Rl、RZ分压后，在LMv35s的同相输入端得到恒定电压Up，Up加在一个电压串联负反馈电路上，得到一个输出电压Uo。

Uo再通过一个电阻和电容组成的LR滤波
电路上，得到恒定的直流电压uol，将uol作用在由三极管8050组成的共射级放大电路上，得到恒定的集电极电流Ic，k又通过一个滤波电容得到恒定的直流工作电压。

图3。

实用小功率半导体激光器驱动电路的设计

收稿日期:2009-07-15作者简介:刘宝元(1977-),男,内蒙古赤峰人,硕士,助教,研究方向为光电子信息与系统.・电路与控制・实用小功率半导体激光器驱动电路的设计刘宝元1,郭小云2(1.西安工业大学光电工程学院,陕西　西安　710032;21西光集团技术中心,陕西　西安　710032) 摘　要:半导体激光器的稳定性取决于驱动电源.结合消光比测试仪要求,设计了基于脉宽调制芯片UC3842的实用半导体激光器驱动电源.该驱动电源适用于功率较小的半导体激光器,输出占空比和频率可调的驱动信号,使之输出一定频率的调制光信号,实现了慢启动、高频及过压过流等保护功能,能使半导体激光器在室温下安全工作.通过实验结果分析,证明了方案的可行性,满足测试仪的要求.关键词:半导体激光器;驱动电路;UC3842;慢启动中图分类号:TH248.4;T N76 文献标识码:A 文章编号:1673-1255(2009)05-0040-04Design of Practical Driven Circuit for Small Pow er Semiconductor LasersL IU Bao 2yuan 1,GUO Xiao 2yun 2(1.Xi ’an Indust rial U niversity ,Xi ’an 710032,China ;2.S ICON G GROU P ,Xi ’an 710032,China ) Abstract :The stability of semiconductor lasers depends on the driven power.According to the requirement for light extinction ratio tester ,a practical semiconductor laser driven power based on the UC3842PWM chip was designed.The driven power is applicable to the smaller power semiconductor lasers ,the output duty cycle and frequency adjustable driven signal ,which make it put out some modulation optical signals with a certain fre 2quency ,so the protection functions ,such as slow start ,over 2current ,over 2voltage and high frequency can be re 2alized.These protections can make semiconductor lasers working safely at room temperature.The experimental results prove the feasibility of this program and meet the requirements for tester. K ey w ords :semiconductor laser diode ;drive circuit ;UC3842;slow start 随着激光技术的发展,半导体激光器(LD )已经成为应用最广泛的一类激光器,它具有体积小、质量轻、价格便宜、性能稳定而且易调制,广泛应用于通信、制导、测量、医疗以及信息的存取等领域.在光学晶体消光比检测仪中采用半导体激光器作为测试光源,由于对激光器输出功率有着比较严格的要求,为其设计一款精度较高、性能可靠、经济、耐用的驱动电源就显得尤为重要.1　半导体激光器的工作特性半导体激光器是一种相干辐射光源,使用半导体材料作激光器的工作物质,主要构成部分是一个P -N 结.如图1所示.图1　半导体激光器的原理结构示意图半导体激光器的工作特性如图2所示.当P -N结两端不加电压时,N 区中的电子与P 区中的空穴互相扩散,形成一个内电场,使P -N 结相当于一个第24卷第5期2009年10月光电技术应用EL ECTRO -OPTIC TECHNOLO GY APPL ICA TION Vol.24,No.5October.2009图2　半导体激光器P -I 曲线阻挡层.当P -N 结加上正向电压,即N 接负极,P接正极,阻挡层被削弱,注入N 区的大量电子流向P 区,并在结区与空穴复合,放出光子形成激光.过程也可描述为,由于P -N 结未加电压时,N 区电子的能级比P 区空穴能级低,加上正向电压后,使N 区电子的能级高于P 区空穴的能级,大量电子处在高能级上,实现了粒子数的反转.要使激光器得到相干的、受激光输出,必须满足2个条件,即粒子反转条件与阈值条件.前者是必要条件,它意味着处于高能态的粒子多于低能态的粒子数.达到这一条件,有源工作物质就具有增益.后者是充分条件,它要求粒子数反转产生的增益能克服有源介质的内部损耗和输出损耗,此时增益介质就具有净增益.2　驱动电路设计驱动电路采用以脉宽调制器UC3842为核心元件设计的开关电路.UC3842是美国Unitrode 公司生产的电流型单端输出脉宽调制器(PWM ),具有管脚数量少、外围电路简单、安装与调试简便、性能优良、价格低廉等优点.稳压性能好,其电压调整率可达0.01%/V ,除具有输入端过压保护与输出端过流保护电路外,还设有欠压锁定电路,使工作稳定可靠.UC3842的内部结构如图3所示,主要包括:5.0V 基准电压源、振荡器、误差放大器、过流检测电压比较器、PWM 锁存器、输入欠压锁定电路、门电路、输出级、34V 稳压管.其电路设计原理框图如图4所示.图3　UC3842内部结构示意图图4　驱动电路设计原理框图2.1　驱动电路驱动电路产生一个2kHz 的方波信号,方波信号的频率和占空比是可调的;MOS 管作为一个开关使用,通过改变占空比控制半导体激光器的输出功率.电路原理图如图5所示.内部基准电压源产生5.0V 基准电压,作为UC3842内部电源,经衰减得2.5V 电压作为比较放大器基准电压,并可作为向外电路输出5V/50mA 的电源.振荡器产生方波振荡,振荡频率取决于外接定时元件.反馈电压由2管脚接误差放大器反相端.1管脚外接R 、C 网络改变误差放大器闭环增益和频率特性;6管脚输出驱动开关管的方波,为图腾柱式输出,适用于驱动VMOS 开关管,输出电流可达±200mA.3管脚为电流检测端,用于检测开关管电流,当U 3≥1V 时,可关闭输出脉冲,保护开关管不致过14第5期刘宝元等:实用小功率半导体激光器驱动电路的设计图5　电路原理图流损坏.UC3842包括过压、欠压保护电路,当电源电压超过17V或低于10V时,集成电路停止工作.2.2　振荡信号生成电路振荡信号生成电路是驱动电路中的重要部分,接在UC3842的4管脚和8管脚之间,以使启动UC3842的时候产生振荡.振荡信号生成电路由定时电容C T、电位器R W3、定时电阻R T和消噪电容C6构成.R W3的作用是调节振荡信号占空比和频率;C6的作用是滤除电路中电压信号的噪声,使振荡信号的波形更为理想.C T和R T的作用是以UC3842内部的振荡器为基础生成振荡信号,振荡频率由式(1)来确定f=1.8R T C T(1)2.3　补偿电路补偿电路结构如图5所示.补偿电路是UC3842内部误差放大器的外围电路.它通过一个电阻取样UC3842电源电压,通过电阻分压并输入到UC3842的2管脚,为误差放大器提供反相输入.分压电阻R1和R3取样15V的电源电压并分压达到UC3842的2管脚的电压要求后输入误差放大器反相端.误差放大器反相输入与同相端2.5V标准偏压比较后产生误差信号.该误差信号经误差放大器放大后经1管脚输出.1管脚的并联阻容元件和放大器反相输入共同作用以改善误差放大器的增益和频率特性,形成误差放大器的补偿,从而改善整个电路的特性.2.4　开关控制电路开关控制电路的核心元件是功率场效应管IRF3205,其主要起开关作用,即工作在饱和区和截止区.主要原理是:UC3842的6管脚输出信号经R5分压后提供给IRF3205栅极,当输出信号为高电平时,场效应管工作在饱和区,此时半导体激光器阳极和阴极的电流不相同,激光器输出电平为低电平.当UC3842的6管脚驱动输出为低电平时,功率场效应管截止,激光器阳极和阴极电流相同,激光器输出电平为高电平.2.5　纹波电压滤除电路纹波电压滤除电路由电容组成,可以是普通电容,也可以是电解电容.电容有滤波、消噪的作用,2个并联的而且容量不同的电容接在电压源之后不仅能够起到滤除纹波电压的作用,而且能够起到慢启动的作用,从而使直流电源特性得到改善.2.6　慢启动电路慢启动电路由R4、C0、V D1和V D2组成.电阻R4的作用是分流,以防电流过大,二极管被烧坏;电容C0的作用是消除噪声.根据二极管的伏安特性,当二极管两端的电压超过死区电压后,二极管导通,导通后正向电流迅速增大,二极管呈低阻状态.一个24 光　电　技　术　应　用第24卷二极管的时延很小,而且性能不太稳定,所以串联一个二极管,并由大电阻分流,时延增加,电路安全性提高.慢启动电路因二极管的导通延时,使LD 和整个电路不受浪涌电流破坏.2.7　高频、过压保护电路高频、过压保护电路主要由C 7、V D 3、V D 4组成,这利用了电容的频率特性和二极管反向击穿特性实现对LD 的保护.3　实验分析驱动电路的频率由电阻R 4和电容C 6来确定,但电阻R 4的值不能过大,应控制在1k Ω以内,否则占空比过高,流过电流大,容易损坏片子;驱动电路输出信号的占空比可通过改变电阻R 4和电容C 6的值来控制;当频率固定不变时,输出平均功率随着占空比的增大而增大.驱动电路有较宽的输出频率,同时占空比的调节范围比较宽.改变输出电流可以通过改变电阻R 5的阻值,使输出电流可以满足不同功率的半导体激光器的要求.以下是结合光学晶体消光比测试要求,产生频率为2kHz 、占空比为40%的驱动信号的实验结果.振荡信号生成电路中电容C 6的输出波形,如图6所示.驱动电路中器图6　电容C 6的输出波形　图7UC3842的6管脚输出波形图8　半导体激光器的输出波形件UC3842的6管脚输出波形如图7所示.半导体激光器的输出波形如图8所示.从它的输出波形可知,其频率为2kHz ,占空比为40%,上升沿和下降沿变化较快,满足使用要求.4　结论文中对半导体激光器的原理和特点进行了分析,并设计了一种基于脉宽调制芯片UC3842和功率场效应管IRF3205的实用半导体激光器驱动电源.通过实验验证,该驱动电源适用于小功率的半导体激光器,驱动信号占空比和频率可调,实现了慢启动、高频及过压保护等功能,能使半导体激光器在室温下安全工作.该设计电路已经随光学晶体消光比测试仪交客户使用2年,证明该驱动电源可以为半导体激光器提供稳定可靠的信号源.参考文献[1]　史金林,辛德胜,张剑家,等.连续半导体激光器驱动电源[J ].长春光学精密机械学报,2001,24(1):12-15.[2]　雷玉堂,王友庆.光电检测技术[M ].北京:中国计量出版社,1997:92-99.[3]　刘澄.半导体激光器稳功率脉冲电源设计[J ].半导体光电,2004,25(3):235-237.[4]　何希才,毛德柱.新型半导体器件及其应用[M ].北京:电子工业出版社,2002.(上接第29页)[7]　Ph Avouris ,I 2W Lyo.Observation of Quantum 2Size E f 2fects at Room Temperature on Metal Surfaces With STM [J ].Science ,1994,264:942-945.[8]　K eisuke Sagisaka ,Daisuke Fujita.Quasi 2one 2dimensionalquantum well on Si (100)surface crafted by using scan 2ning tunneling microscopy tip [J ].Appl.Phys.Lett ,2008,88:203118-203120.[9]　J Y Lao ,J Y Huang ,D Z Wang.ZnO Nanobridges andNanonails [J ].Nano Lett ,2002,3:235-238.[10]　J S K im ,M K awabe ,N K oguchi.Ordering of high 2quality InAs quantum dots on defect 2free nanoholes [J ].Appl.Phys.Lett ,2006,88:72107-72109.[11]　Z L Wang ,J H S onf.Piezoelectric NanogeneratorsBased on Z inc Oxide Nanowire Arrays [J ].Science ,2006,312:242-246.[12]　P D Lacharmoise ,N G Tonalli ,P N Bartlett.Imagingoptical near fields at metallic nanoscale voids [J ].Phys.Rev.B ,2008,78:125410-125414.34第5期刘宝元等:实用小功率半导体激光器驱动电路的设计。

低功率980nm波长半导体激光器驱动电路设计

低功率980nm波长半导体激光器驱动电路设计作者：董阳陈海燕程昌彦黄春雄来源：《现代电子技术》2014年第13期摘要：设计一种用于光生微波/毫米波信号源的低功率980 nm波长半导体激光器驱动电路，主要包括保护电路、反馈电路、功率检测、恒流源设计、温控电路及单片机显示电路等。

将所设计的驱动电路用于LDM9P603型蝶形激光器的驱动，对980 nm波长泵浦激光器的输出特性进行测试。

关键词： 980 nm波长泵浦源；恒流源；温度控制器；单片机控制器中图分类号： TN248.4⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）13⁃0119⁃03 Design of driving circuit of low⁃power 980 nm laser diodeDONG Yang， CHEN Hai⁃yan， CHENG Chang⁃yan， HUANG Chun⁃xiong（School of Physics Science and Technology， Yangtze University， Jingzhou 434023，China）Abstract： The driving circuit of a low⁃power 980 nm LD used for the photonic generation microwave and millimeter wave signal sources was designed， which consists of protection circuit，feedback circuit， optical power detection， constant⁃current source design， temperature control circuit， MCU display circuit， etc. The circuit is used to derive the LDM9P903 butterfly LD. The output characteristics of 980 nm LD were tested.Keywords： 980 nm LD； constant⁃current source； temperature controller； MCU controller0 引言高性能的980 nm波长半导体激光器（LD）在激光器、光放大器、光信息处理等领域具有重要应用[1⁃5]。

半导体激光器驱动电路设计_图文(精)

第9卷第21期 2009年11月1671 1819(200921 6532 04科学技术与工程Science T echno logy and Eng i neeringV o l9 N o 21 N ov .2009 2009 Sci T ech Engng通信技术半导体激光器驱动电路设计何成林(中国空空导弹研究院,洛阳471009摘要半导体激光驱动电路是激光引信的重要组成部分。

根据半导体激光器特点,指出设计驱动电路时应当注意的问题,并设计了一款低功耗、小体积的驱动电路。

通过仿真和试验证明该电路能够满足设计需求,对类似电路设计有很好的借鉴作用。

关键词激光引信半导体激光器窄脉冲中图法分类号 TN 242; 文献标志码A2009年7月14日收到作者简介:何成林(1982 ,男,湖北利川人,助理工程师,硕士,研究方向:激光引信技术,Emai:*******************。

激光引信大部分采用主动探测式引信,主要由发射系统和接收系统组成。

发射系统产生一定频率和能量的激光向弹轴周围辐射红外激光能量,而接收系统接收处理探测目标漫反射返回的激光信号,而后通过信号处理系统,最终给出满足最佳引爆输出信号。

由此可见,激光引信的探测识别性能很大程度上取决于激光发射系统的总体性能,即发射激光脉冲质量。

而光脉冲质量取决于激光器脉冲驱动电路的质量。

因此,半导体激光器驱动电路设计是激光引信探测中十分重要的关键技术。

1 脉冲半导体激光器驱动电路模型分析激光器驱动电路一般由时序产生电路、激励脉冲产生电路、开关器件和充电元件几个部分组成,如图1。

图1中,时序产生电路生成驱动所需时序信号,一般为周期信号。

脉冲产生电路以时序信号为输入条件。

根据其上升或下降沿生成能够打开开关器件的正激励脉冲或负激励脉冲。

开关器件大体有三种选择:双极型高频大功率晶体管、晶体闸流管电路和场效应管。

当激励脉冲到来时,开关器件导通,充电元件通过开关器件和激光器构成的回路图1 驱动电路模型放电,从而达到驱动激光器的目的。

高稳定半导体激光器驱动电路

【关键词】半导体激光器慢启动受控恒流源ＴＥＣ温度控制
１半导体激光器的Ｐ—Ｉ特性
半导体激光器的Ｐ—Ｉ特性（又称Ｌ—Ｉ特性），这种设备实际上就是用来描述随注入电流ＩＦ不断改变和实际变化规律的激光器光功率Ｐ，是设计和应用半导体激光器的根本依据。只有在其ＰＮ结上合理加入正向电压，半导体激光器进入足够大电流的过程中，才可以形成激光，如图１所示为理想的输出Ｐ．Ｉ特性曲线。
２．４受控恒流源电路
激光控制器由受控恒流源，其结构原理如图２所示。为了保障激光器能够输出稳定的激光，应该严格规范激光器中流过的电流，低噪声稳定恒流源就是供电电路。从０～２．５Ａ之间能够进行连续可调的恒流源，以便于满足导体激光器不同规格的实际需求。恒流源核心为是大功率ＭＯＳ管，负载就是激光器，并且合理串联恒流源，对ＭＯＳ管栅极进行合理控制，以此来达到控制激光器电流的目的。但是实际操作的时候因为ＭＯＳ管属于非线性器件，不能直接进行控制，因此需要合理使用线性控制。把０．１Ｄ的电阻串联在ＭＯＳ管中，以此进行采样反馈，具备０～２．５Ａ变化范围的ＭＯＳ管的电流，０～２．５Ｖ范围的输入控制信号电压，放大ｌ０倍采样电阻电压以后正好匹配输入电压。以此在控制电流Ｏ～２．５Ａ和电压０～２．５Ｖ之间构建起线性关系，单片机能够直接采集ＡＩＩ１输出电压，并且对其进行换算以后显示激光器电流。但是因为具备开环反馈系统，很容易导致出现自激，所以合理应用电阻连接１电容的方式，以此破坏自激条件，尽可能降低自激。

基于ARM的半导体激光器驱动电路设计

2020.1 设备监理44Technological Process技术工艺0 引言现有激光测量仪的测量原理为上、下CCD 接收系统同步测量目标，这就要求光电CCD 测量系统的上、下接收系统必须保持同步曝光时间。

在测量不同目标、现场粉尘以及目标在辊道颠簸传送等情况下，由于光电CCD 测量系统的上、下接收系统接收激光器能量上存在差异，在同一曝光时间下会导致光电CCD 测量系统的信号产生饱和或过低现象，给测量结果带来误差甚至是测量错误。

本设计是一种根据光电CCD 测量系统接收到的目标激光漫反射功率，自适应调整激光器驱动电流而改变激光器输出功率的技术，可达到抑制光电CCD 信号产生饱和或过低的目的，解决光电CCD 测量系统在激光器漫反射功率突兀变化产生测量误差的问题。

本文从半导体激光器特性出发，使用ADN8810芯片实现功率调节，主控器STM32F103进行数据分析，给ADN8810发送指令。

1 设计原理本设计使用单片机为ST 公司的STM32F103，通过主控器接收光电CCD 测量系统信号反馈信号，控制功率芯片ADN8810实现功率控制。

2 驱动电路整个电路包括电源部分、CCD 光电接收模块、激光器模块以及功率控制模块。

如图1所示。

系统的CCD 光电接收模块，用来控制激光器功率的增大和减少。

STM32F103接收数据，通过SPI 接口给功率控制模块发送指令，实现激光器模块输出相应的功率。

其中，激光使用的是T0-92的半导体激光器，波长为405nm，其功率变化范围为20mW ~ 60mW。

3 各模块的设计（1）CCD 光电接收模块。

光电CCD 接收模块如图2基于ARM 的半导体激光器驱动电路设计■温方金艾朝辉方扬扬贾治国吕坤摘要：为了适应激光测量仪器的应用场景，本文设计了一种高可靠性、低成本的半导体激光器驱动电路。

该设计以Cortex-M3内核的STM32F103单片机为核心，具有自适应改变半导体激光器功率的驱动电路，通过使用ADN8810芯片实现功率控制。

半导体激光器驱动电路的研究与设计

半导体激光器驱动电路的研究与设计袁林成;蒋书波;宋相龙;陆志峰【摘要】The design of semiconductor laser driving circuit is an important technology to decide the stability of semiconductor laser system,and it has an important impact on the output characteristics of the laser.The variation of injection current will cause the laser emission frequencyvariation,eventually lead to jump mode or multi-mode op⁃eration. In order to ensure the quality of the laser output of semiconductor laser,a high performance laser driving cir⁃cuit is studied and designed,this driving circuit includs power supply circuit,constant current sourcecircuit,protec⁃tion circuit and time delay buffer circuit four parts;C is simulated by software Multisim. The actual circuit results compares withthe exploited result map,finally the application of photon counter to test the laser output intensity fluctuation is defined in the 200 kilo-count/s to 400 kilo-count/s range,stability and has a high precision,the experi⁃mental results show that the sufficient stability and high precision satisfy the follow-up experiment.%半导体激光器驱动电路的设计是决定半导体激光器系统稳定性的重要技术，对于激光器输出特性有重要影响。

半导体激光器LD恒流源驱动电路的设计与实验

半导体激光器LD恒流源驱动电路的设计与实验半导体激光器LD恒流源驱动电路的设计与实验这款半导体激光器的恒流源驱动电路，是根据实际的项目需求进行设计的。

项目要求是半导体激光器得根据探测距离，能改变输出光功率，这就要求半导体激光器的驱动电路输出的电流是可调的，这样现阶段几种半导体激光器驱动电路中只有恒流源驱动电路可以做到这一点，实现这种功能是通过改变恒流源电路的基准电压而实现的。

进行恒流源驱动电路的设计的方法是在先仿真的基础上进行的，项目所需要的恒流源驱动电路的设计参数是恒流源输出电流是0-1A可调。

1 恒流源软件仿真为精确仿真出结果，为以后的设计提供理论依据，选用的电路仿真软件是NI公司的Multisim10软件，该款软件经历几代的发展，功能不断的完善，其数据库包含常用的所有元器件，能进行模拟电路的仿真、数字电路的仿真，其仿真结果的准确性高，能为设计提供设计依据。

恒流源仿真结果恒流源仿真电路选取了单电源供电的集成运放LM2900N、功率管IRF540、供电的电源电压是9V，为测量电路输出的电流，将万用表调整到电流档串联到电路中进行测量，以上图可见、设计的电路是很简单的。

集成运放U2B的作用是将采样电阻所测得电压反馈回输入端，通过集成运放U2A与输入端的基准电压进行比较。

恒流源仿真电路是一款很经典恒流源电路，具有的优点是电路稳定性很高、这款恒流源电路在基准电压不变的情况下，可以很容易的进行恒流源输出电流大小的调整，因为只需要调整电阻R3、R3的阻值即可。

仿真结果显示，当将采样电阻的阻值选为1欧姆、R3R4?13、基准电压选取为2V时，仿真结果得到的电流是1.5A。

在仿真过程中、通过选取不同的基准电压和R3、R3的值可以得到不同的电流值，这样仿真结果为实际的电路设计提供很好参考依据。

为了进一步简化恒流源驱动电路的设计、又作了如下的设计仿真。

选取的功率管是IRF530、采样R1的阻值为1欧姆、选取的电压比较器是单电源供电的集成运算放大器LM2900N，在电路仿真中，可以看见当基准电压选为1V、采样电阻为1欧姆时，恒流源的输出电流是0.9A，这与理论推导的结果完全一样。

调制型半导体激光器恒流驱动电路设计

调制型半导体激光器恒流驱动电路设计作者：王冬吕勇来源：《现代电子技术》2010年第07期摘要:半导体激光器驱动电流的微小变化将直接导致其输出光强的波动。

为实现半导体激光器的稳定功率输出,基于电压负反馈原理设计了包含软启动和限流保护电路的恒流驱动电路;同时针对为消除背景光的影响而对光源进行调制的需要,设计了包括晶体振荡电路和分频电路的集成激光器调制电路。

制作具体电路并完成了相关实验。

实验结果表明该电路能够提供高稳定度的驱动电流,电流稳定度达0.05%;软启动和限流保护电路可保护半导体激光器并提高其抗冲击能力。

调制电路产生半导体激光器调制所需的载波信号并直接完成输出光调制,通过开关可方便地实现从256 Hz~512 kHz范围内12种常用调制频率的选择。

关键词:半导体激光器; 驱动电路; 恒流; 调制中图分类号:TN248.4 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)07-0092-03Design of Modulation Constant Current Driving Circuit for Laser DiodeWANG Dong, Lü Yong(School of Photoelectronic Information and Communication Engineering, Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100192,China)Abstract: Small change of driving current can directly affect the output light intensity of the laser diode. In order to obtain stable output, based on the voltage negative feedback principle, a constant current driving circuit is designed which also contains slow turn-on and current limit circuits. The modulation of the light source is needed to eliminate the influence of the background light, therefore an integral modulation circuit for laser diode is designed. The results prove that it can provide high stability driving current, the stability of current is up to 0.05%. Slow turn-on and current limit circuits can ensure laser diode operating safety. The integral modulation circuit produces carrier signal needed for laser diode modulation and directly modulates output optical intensity. Twelve kinds of commonly used modulation frequency can be easily selected by switches from 256 Hz to 512 kHz.Key words: semiconductor laser; driving circuit; constant current; modulation0 引言半导体激光器以其超小型、高效率、结构简单等优良特性被广泛应用于科研、国防、医疗、加工等领域,其相应的驱动技术也显得越来越重要[1]。

半导体激光器驱动电路设计

导通状态，电压输出端给调制电路、流保护电路由恒
２１慢启动电路．
在实际应用中，导体激光器往往会因为接在半
同一电网上的多种电器的突然开启或关闭而受到损
及半导体激光器供电。
图１慢启动电路原理图
模拟，结果显示该驱动电路满足设计需求，类似电路设计有很好的借鉴作用。对
关键词：动电路；导体激光器；启动电路驱半慢
中图分类号：Ｎ４．Ｔ２８４
文献标识码：Ａ
文章编号：６３５９（０１０－５４１７－６２２１）６６７３４
２ｃ０（＝一７ ℃ ，温下具有稳定的光功率输出。０常
在２ ℃的标准温度下，５该型激光器的阈值电流为
设计出具有抗干扰能力强、恒流稳定和过流保护等特性的驱动电路尤为必要。
２Ａ，５ｍ串联电阻是１光学输出功率的最小值为０Ｑ，
一
种高功率密度并具有极高量子效率的结型器件，ＤＬ
对于电流冲击的承受能力较差，电流微小的变化将导致光输出的极大变化和器件参数的变化，这些变
化直接危及器件的安全使用，因而在实际应用中对驱动电源的性能和安全保护有着很高的要求』。为了保证激光器稳定工作、性能可靠和使用寿命长，
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