半导体激光器LD恒流源驱动电路的设计与实验

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半导体激光器驱动电源实现方

半导体激光器驱动电源实现方
由于LD是一种高功率密度并具有极高量子效率的器件，对于电冲击的承受能力差，微小的电流波动将导致光功率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。

在驱动电源的设计过程中，同时考虑对LD 进行安全有效保护，如防止浪涌冲击，慢启动等问题。

提出了可用于连续或脉冲输出的半导体激光器驱动电源的设计方法。

1 电路结构及原理
LD是依靠载流子直接注入而工作的，注入电流的稳定性对激光器的输出有直接、明显的影响，因此，LD驱动电源需要为LD提供一个纹波小，毛刺少的稳恒电流。

该LD驱动电源包括4部分：基准电压源，恒流源电路，脉冲控制电路，保护电路。

结构框图如图1所示。

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。

半导体激光器_实验报告

半导体激光器_实验报告【标题】半导体激光器实验报告【摘要】本实验主要通过实际操作和测量，研究半导体激光器的工作原理和性能特点。

通过改变电流和温度等参数，观察激光器的输出功率和波长、发散角度等特性的变化，并分析其与激光器内部结构和材料特性之间的关系。

【引言】半导体激光器具有体积小、功耗低、效率高等优点，在光通信、激光加工、医疗等领域有广泛应用。

了解半导体激光器的工作原理和特性对于深入理解其应用具有重要意义。

【实验内容】1. 实验器材与仪器准备：准备半导体激光器、电源、温度控制器、功率测量仪等实验设备。

2. 实验步骤：a. 连接电源和温度控制器，调节温度至设定值。

b. 调节电流，记录相应的激光器输出功率。

c. 测量激光器的输出波长和发散角度。

d. 分析激光器输出功率、波长和发散角度等特性随电流和温度变化的规律。

【实验结果】1. 实验数据记录：记录不同电流和温度下的激光器输出功率、波长和发散角度数据。

2. 实验结果分析：a. 输出功率与电流和温度的关系。

b. 输出波长与电流和温度的关系。

c. 发散角度与电流和温度的关系。

【讨论】根据实验结果，结合半导体激光器的内部结构和材料特性，讨论激光器输出功率、波长和发散角度等特性与电流和温度的关系。

分析激光器的工作原理和性能特点，并讨论其在实际应用中的优缺点。

【结论】通过实验，我们深入了解了半导体激光器的工作原理和性能特点。

通过调节电流和温度等参数，可以控制激光器的输出功率、波长和发散角度等特性。

半导体激光器具有体积小、功耗低、效率高等优点，但也存在一些限制，如温度敏感性较强。

最后，我们对半导体激光器的应用前景进行了展望。

半导体激光器LD恒流源调制电路的设计与实验

半导体激光器LD恒流源调制电路的设计
与实验
概述
半导体激光器（LD）是一种重要的光电器件，广泛应用于通信、医疗和雷达等领域。

恒流源调制电路在LD的驱动中起到关键
作用。

本文将探讨半导体激光器LD恒流源调制电路的设计与实验。

设计原理
半导体激光器的工作需要稳定的电流源来实现恒定的激发电流。

恒流源调制电路通过控制输入信号和反馈电路的结构来实现恒流输出。

常见的调制电路设计方法包括共射极电路、共基极电路和共集
极电路。

实验步骤
1. 确定实验所需元器件，包括半导体激光器、恒流源电路、反
馈电路、电源等。

2. 根据实验需求选择合适的调制电路设计方法，如共射极电路。

3. 根据调制电路设计方法，搭建实验电路。

4. 进行实验前的参数调整和校准，确保实验的准确性和稳定性。

5. 施加输入信号并观察输出结果，记录实验数据。

6. 对实验数据进行分析和处理，评估恒流源调制电路的性能。

7. 针对实验结果进行必要的改进和优化，提高恒流源调制电路
的稳定性和效果。

结论
本文探讨了半导体激光器LD恒流源调制电路的设计与实验步骤。

恒流源调制电路的设计对于半导体激光器的驱动具有重要意义，能够实现稳定恒流输出。

根据实验结果，可以进行进一步的改进和
优化，提高调制电路的性能和稳定性。

参考文献：
注：以上内容仅供参考，请根据实际需求进行修改和完善。

半导体激光器的驱动电源设计-Read

由于半导体激光器和准直透镜是固化在一起的，相应的两个参数４－ｔ，也就
确定下来了，因此可以用数学软件计算出另外的４个参数值．调节四维调节架逐步向计算的透镜离轴角度。逼近，同时调节五维调节架得到相应的最佳祸合光功
率ＰＦ，在理论值。附近得到的祸合效率最高。
２．４半导体激光器的驱动电源设计
①电流源的选择［４３１
众所周知，激光二极管是一种高功率密度并具有极高量子效率的器件，微小的电流和温度变化将会导致器件光功率输出的极大变化和器件参数（如激射波长、噪声性能、模式跳动）的变化，这些变化直接危及器件的安全工作和应用的要求。
因而采取限流工作方法和温度控制是应用开发广为使用的办法。就大多数应用而言，多数的激光二极管供电尚不能提供所要求的分辨、稳定性或噪声性能，而且大多数电流源缺乏对造成严重损伤激光二极管的启动瞬态保护。
作为应用而言，要求激光二极管应具有最低的电噪声和最高稳定性，因为驱动电流的波动不仅会造成激光二极管的激光强度噪声，还会造成输出波长光谱线宽的展宽。又由于电流噪声电平比例于驱动器的最大输出功率容量，所以，电流源的选取应与所使用的激光器相匹配。此外，还得考虑激光二极管电流源的温度
了工作延误和经济损失［［３７］。本节主要对半导体激光器驱动电源的设计做了细的
论述。
２．４．１驱动电源总体设计
目前，商品化半导体激光器输出功率越来越大，波长范围覆盖可见及红外，在光谱技术、光外差探测、医疗、加工等领域得到愈来愈广泛的应用，有关驱动
２稳定光源的分析
恒流源电路将直流电压供电变换为直流恒流供电，为半导体激光器提供恒流
电流［［４１１。基准电压电路为恒流源电路提供稳定的直流参考电压；保护电路对ＬＤ

功率稳定可调LD驱动电路的设计

在精密光电检测领域中，光源的微小波动会引起被测量的较大偏移，从而产生较大的测量误差。

如在半导体薄膜特性检测中，常常需要检测薄膜反射比以求解出其它光电学参量。

由于薄膜增长的缓慢（0.1mm 级/秒），反射比变化非常小，在这种情况下，对于光源稳定性的要求非常高，达到0.1%。

稳定光源在光纤测量中像电子电路测试时用振荡器作为信号源一样，要求发出高稳定、光功率可调的光信号。

稳定光源是急待开发的光纤系统测试仪器中的一种重要的基础设备。

国内一些学者对稳定激光光源作了一些研究。

有的设计方法使激光器注入电流稳定，并配合使用温控电路。

这种方法虽然对稳定性有一定提高，但对其它影响因素缺乏考虑，不是一种闭环的控制系统。

有的对光功率的调节只使用模拟的积分调节，由于积分控制对稳态误差的消除作用是靠对误差的积累产生的，故反映不灵敏，且会使系统稳定裕量下降，超调增大，一般不单独使用。

这种方法的共同步是模拟调节。

本文设计一种对输出光功率进行闭环数字PID调节的激光二极管（LD）驱动电路。

该电路使用高精度14位A/D、D/A转换器，理论上对光功率的0.01%变化均可调节，且驱动电流最小节量<0.01m A，同时可精确设置初始驱动电流（光功率）。

驱动电路设计1 激光二极管封装及参数常见激光二极管封装有两种形式：共阳极与共阴极型（图1 (a)所示）。

LD 和监测激光器背向输出光功率的PIN光电二极管封装在一起。

这里，LD采用SANYO655nm红光激光二极管，封装形式为共阳极（LD的正极与PD（光电二极管）的负极连接在一起）。

LD最大输出光功率为30mW，阈值电流为40mA(25℃),工作电流量大为110mA。

PD的监测电流Im与激光器的输出功率P0在温度不变的情况下成线性关系（图1（b）所示），这为后面控制电路的设计提供了依据。

2 电路原理光电二极管的监测电流经差分放大后变成一个电压量，经高精度A/D转换器采样量化后送入单片机，与单片机内监测电压参考值（在设定功率条件下，监测电流经差分放大后变成的电压量的数字表示）之间作差，产生电压偏差信号；再对偏差信号进行PID运算，运算结果经D/A转换及电压-电流（V-I）变换后，成为LD的驱动电路。

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。

大功率半导体激光器驱动电路

第8卷第4期信息与电子工程Vo1．8，No．4 2010年8月INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Aug．，2010文章编号：1672-2892(2010)04-0441-04大功率半导体激光器驱动电路马良柱，宋志强，刘统玉，王昌，陈汝波(山东科学院激光研究所山东省光纤传感器重点实验室，山东济南 250014)摘要：为实现30W连续掺Yb光纤激光器，设计一种大功率(10A)半导体激光器(LD)的驱动电路，该恒流源电路采用功率场效应管作电流控制元件，运用负反馈原理稳定输出电流，正向电流0A~10A连续可调，纹波峰值为10mV，输出电流的短期稳定度达到1×10-5，具有过流保护、防浪涌冲击的功能。

实际应用在30W连续掺Yb光纤激光器中，结果表明该驱动电路工作安全可靠。

关键词：半导体激光器；驱动电路；场效应管中图分类号：TN248 文献标识码：APower driving circuit of Laser DiodeMA Liang-zhu，SONG Zhi-qiang，LIU Tong-yu，WANG Chang，CHEN Ru-bo (Shandong key laboratory of optic fiber sensing，Laser Institute，Shandong Academy of Sciences，Tsinan Shandong 250014，China)Abstract：This paper introduces a power driving circuit for Laser Diode(LD). It adopts power Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(MOSFET) as adjust device，and apply current negativefeedback to ensure constant current output. The output current is a forward current adjustable in 0A–10Arange with ripple less than 10mV，whose short-term stability has reached 1×10-5. This circuit also bearsfunctions including maximum current，surge current limitation and slow start. It has been applied as pumpsource for a Yb doped optic fiber laser，and the experimental results has proved its reliability and safety.Key words：Laser Diode；driving circuit；Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor半导体激光器(LD)具有尺寸小、重量轻和低电压驱动、直接调制等特点，还具有高单色性、高相干性、高方向性和准直性的优良特性，广泛应用于国防、科研、医疗、光通信和光传感等领域[1]。

ld驱动电路设计

ld驱动电路设计
在LD（激光二极管）驱动电路设计中，通常需要满足以下要求：
1.提供稳定的电流：LD需要稳定的电流才能正常工作，因此驱动电路应具备恒流源的特性，能够提供稳定的电流。

2.快速响应：LD通常需要快速启停，因此驱动电路应具有快速响应能力，以满足LD的启停要求。

3.电压控制：为了调整LD的功率和调制其输出光束，驱动电路应具有电压控制功能。

通过调整驱动电压，可以改变通过LD的电流，从而控制其输出光束的功率和调制。

4.温度控制：LD的工作性能受温度影响较大，因此驱动电路应具有温度控制功能。

通过监测LD的温度，驱动电路可以调节其输出电流或电压，以保持LD的工作温度稳定。

5.保护功能：为了防止LD过热或过流而损坏，驱动电路应具备保护功能。

当检测到LD的工作状态异常时，驱动电路应能够自动减小电流或关闭电路，以保护LD免受损坏。

总之，一个合格的LD驱动电路设计应该考虑以上几个方面，以满足LD的工作要求和确保其可靠、稳定的工作状态。

如需更多信息，建议咨询电子工程专家或查阅电子工程相关书籍。

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。

大功率半导体激光器驱动电源保护电路方案

大功率半导体激光器驱动电源保护电路方案1 引言半导体激光器（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。

设计一个符合LD 技术要求、性能稳定、工作可靠的驱动电源是十分必要的。

近年来，有不少科研单位研究开发了一系列LD 用电流源，保证了LD的正常工作。

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。

本文在参考各种实用的保护电路基础上，设计出应用大功率器件强制吸收或隔离浪涌冲击和双限流保护电路，有效地保护半导体激光器不被损伤，具有较好的实际应用前景。

2原理分析2.1半导体激光器损坏机理分析在正常条件下使用的半导体激光器有很长的工作寿命。

但在不适当的工作条件下，会造成性能的急剧恶化乃至失效。

统计表明，半导体激光器突然失效，有一半以上的几率是由于浪涌击穿。

因而如何保护半导体激光器，延长半导体激光器的使用寿命是研制大功率半导体激光器驱动电源保护电路的重要问题。

主要应考虑：1）激光器必须工作在限制电流以内，一个安全可靠的限流电路是不可缺少的。

2）为了防止驱动电源浪涌冲击，必须有比较强的浪涌吸收电路。

3）由于激光器是一种敏感的电流元件，所以驱动电流不能直接加在激光器两端，慢启动电路对激光器的防护也是必不可少的。

2.2传统保护电路的特点1）在隔离变压器的原边和副边加上TVS器件，利用其高速响应特性抑制过高的电网浪涌电压和雷电感应电压。

这种措施比较有效，但受限于TVS的响应速度，如果响应速度达不到要求那就不能很好抑制浪涌冲击。

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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LD恒流源论文：单模半导体激光泵浦源数字化驱动设计

LD恒流源论文：单模半导体激光泵浦源数字化驱动设计【中文摘要】高功率半导体激光器(LD)在医疗、光通信、材料加工、武器装备等方面发挥着极其重要的作用,其应用已成为各国竞相研究的热点。

本文针对掺铒光纤放大器(EDFA)的理想泵浦源—高功率980nnm单模半导体激光器的工作原理,性能指标进行了分析研究,对该半导体激光器的数字化所涉及的驱动电路设计、温控电路设计、数字化显示控制设计等技术进行了研究。

本文提出了数字化电流取样放大负反馈恒流架构,据此设计了低损耗数控恒流电路,显著提高了驱动源效率；针对集成TEC和非集成TEC两种系统进行温度控制,采用模糊PID算法,保证激光器工作在稳定的恒温状态,并实现了数字化控制显示界面；分析了980nnm单模半导体激光器的输出特性及负载特性,并在此基础上,设计了激光器保护电路,对静电、过流等实施了保护。

【英文摘要】High power semiconductor lasers (LD) have a very important role in medical treatment, communication, material processing and military equipment; its application has become a national race of research. In this paper, analysis working principle and performance of high power 980nmsingle-mode semiconductor, pump sources of erbium doped fiber amplifier(EDFA),and studied semiconductor laser digital involved the driver circuit design, temperature controlcircuit design and digital display control technologies and so on.The paper proposed digital current sampling amplification negative feedback constant-current architecture, accordingly designed low loss numerical control constant current circuit, raised driver source efficiency obviously; designed temperature control systems for integrated TEC andnon-integrated TEC,use the fuzzy-PID algorithm to make lasers work in a stable temperature state, and realized digital interface control; analyzed output characteristics and load characteristics of 980nm single-mode semiconductor laser, and based on this, designed the laser protection circuit of static electricity and over-current.【关键词】LD恒流源 DSP控制系统温度控制器模糊PID控制【英文关键词】LD driver source DSP Temperature controller Fuzzy-PID【目录】单模半导体激光泵浦源数字化驱动设计摘要4-5ABSTRACT5目录6-7第一章绪论7-10 1.1 研究背景7 1.2 国内外研究现状7-8 1.3 本课题主要研究内容8-10第二章 980nm单模LD泵源在EDFA中的应用10-22 2.1 掺铒光纤放大器10-13 2.2 泵浦光源13-14 2.3 980nm半导体激光器14-18 2.4 980nmLD驱动控制18-20 2.5 光纤布拉格光栅稳定980nm波长LD的原理20-22第三章系统整体方案设计22-28 3.1 方案比较与选择22-25 3.2 性能指标25 3.3 系统整体方案分析25-26 3.4 DSP芯片选型26-28第四章 LD驱动控制系统的设计28-40 4.1 驱动器系统整体框图28-29 4.2 系统硬件部分设计与实现29-38 4.3 系统软件部分设计38 4.4 实验结果38-40第五章 LD温度控制器的设计40-49 5.1 激光器温控系统分析40-44 5.2 Fuzzy-PID控制算法研究44-45 5.3 软件设计45-47 5.4 实验结果47-49总结与展望49-50致谢50-51参考文献51-52。

半导体激光管LD的电源电路图设计

半导体激光管LD的电源电路图设计半导体激光管(LD)和普通二极管采用不同工艺，但电压和电流特性基本相同。

在工作点时，小电压变化会导致激光管电流变化较大。

此外电流纹波过大也会使得激光器输出不稳定。

二极管激光器对它的驱动电源有十分严格的要求；输出的直流电流要高、电流稳定及低纹波系数、高功率因数等。

随着激光器的输出功率不断加大，需要高性能大电流的稳流电源来驱动。

为了保证半导体激光器正常工作，需要对其驱动电源进行合理设计。

并且随着高频、低开关阻抗的MOSFET技术的发展，采用以MOSFET为核心的开关电源出现，开关电源在输出大电流时，纹波过大的问题得到了解决。

1系统构成装置输入电压为24V，输出最大电流为20A，根据串联激光管的数量输出不同电压。

如果采用交流供电，前端应该采用AC／DC作相应的变换。

该装置主要部分为同步DC／DC变换器，其原理图如图1所示。

Vin为输入电压，VM1、VM2为MOSFET，VM1导通宽度决定输出电压大小，快恢复二极管和VM2共同续流电路，整流管的导通损耗占据最主要的部分，因此它的选择至关重要，试验中选用通态电阻很低的M0SFET。

电感、电容组成滤波电路。

测量电阻两端电压与给定值比较后，通过脉冲发生器产生相应的脉宽，保持负载电流稳定。

VM1关断，快恢复二极管工作，快恢复二极管通态损耗大，VM2接着开通续流，减少系统损耗。

2工作原理VM1导通ton时，可得：电流纹波为：VM1关断，电流通过VD续流，接着VN2导通。

由于VM2的阻抗远小于二极管阻抗，因此通过VM2续流。

VMl、VN2触发脉冲如图2所示。

图2中td为续流二极管导通时间。

二极管消耗的功率为P=VtdI0。

一般快恢复二极管压降0．4V，当电流20A时，二极管消耗功率为0．8W。

如采用MOSFET，则消耗的功率将小很多。

本实验采用威世半导体公司的60A的MOSFET，其导通等效电阻为0．0022Ω。

当电流为20A时，消耗功率约为0．088W。