基于FPGA的半导体激光器驱动电源的研制

半导体激光器驱动电源的性能是影响其工作特性的重要因素,提高LD驱动电源性能的研究具有重要的意义。提出了一种新型的基于FPGA技术的半导体激光器驱动电源设计方案,以FPGA为控制核心,LD驱动电源的AD/DA转换、温度PID控制、恒定电流驱动、LD保护及人机交互等功能模块电路均在FPGA的控制下协调工作。设计并实现了基于FPGA的LD温度控制与电流驱动电路,测试结果表明当LD的工作温度在20-30℃时,其工作温度稳定度优于±0.03℃,驱动电流的恒定度达到±0.1％。     

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。     

一种脉宽可调的窄脉冲激光器驱动电路设计

针对半导体激光器中纳秒级脉宽的驱动电路脉冲宽度范围小、无法调节的问题,提出一种脉宽可调的窄脉冲激光器驱动电路设计方案.根据现场可编程逻辑门阵列(FPGA)技术和半导体激光的工作原理,搭建了半导体激光驱动电路的一般模型,并进行了仿真与实验分析.以FPGA开发板为控制核心,使用高速金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)驱动芯片DE375作为开关,实现驱动电源及半导体激光器的精密控制.该电路输出的脉冲电流幅值可达40A,脉冲宽度为5～200 ns,重复频率为0～50 kHz,上升沿宽度小于5 ns,有效增强了半导体激光器驱动电路的功能.     

基于C8051F通信用大功率激光器驱动电源仿真与设计

结合半导体激光器的工作特性和大气无线激光通信编码技术,设计了一种低功耗、便携式通信用大功率脉冲半导体激光器驱动电源,该电源采用脉冲半导体激光器作为通信光源,以C8051F为控制芯片、CPLD为RS信道编码芯片实现信息在激光载体上的高速率大气传输.给出电源硬件设计方法.通过参数仿真与实验验证,该激光器电源具有通信频率可调、输出功率可调、操作方便、性能稳定等优点.     

新型半导体激光器驱动电源

设计了一种经济实用的半导体激光器驱动电源,具有自动电流控制(ACC)和自动功率控制(APC)两种控制方式.ACC控制利用电流采样反馈,从而使电流漂移最小、LD输出稳定性最大.APC 控制利用内接受光二极管,将其监测电流通过反馈网络与设定值比较,形成闭环负反馈控制.设计中采用纯积分环节作为驱动调节器,避免了系统超调和振荡,又由于积分调节器具有滞后特性,利用此特点,实现了激光器的慢启动.温控电路采用比例积分调节器,通过半导体制冷器,使激光器工作在恒温状态下,同时引入积分分离思想,进而抑制积分饱和.实验结果表明,该系统驱动电流的稳定度为满量程的±0.05%,温度稳定度为±0.1℃.     

多功能半导体激光器驱动电源的研制

研制了一种单片机控制的连续半导体激光器(LD)驱动电源。LD可以工作于自动电流控制(ACC)模式、自动功率控制(APC)模式和自动电压控制(AVC)模式。LD的电流可实现0～2A连续可调,满量程精度在±0.1%以内;对LD的温度可以实现精确的控制,采用了比例积分(PI)控制技术,并结合积分分离的思想,使温度控制快速而有效,控制精度为±0.1℃;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。实验表明:该电源具有智能化程度高、抗干扰能力强、稳定度高和使用方便的优点。     

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.     

基于FPGA脉宽可调的窄脉冲激光器驱动电路设计

针对激光驱动电路纳秒脉冲宽度无法调节的问题,设计了一种新型的脉宽可调的窄脉冲激光驱动电路。利用FPGA和激光二极管的工作原理,设计并搭建半导体激光器驱动电路。电路采用高速MOSFET作为开关器件驱动激光二极管SPLPL90-3,并利用LTspice仿真软件分析激光驱动电路中电源电压、储能电容和阻尼电阻对驱动脉冲的影响,最终选择最佳的电路参数。当电源电压为150 V,储能电容为1 nF,阻尼电阻为2Ω时,最终输出激光二极管的电流为39.7 A,脉冲宽度6 ns,上升沿3 ns,满足了大电流纳秒脉冲半导体激光器驱动电路的设计要求。     

基于FPGA的脉冲光纤激光器功率控制系统设计

对应用于激光打标中脉冲光纤激光器的控制系统进行了研究,根据其组成原理与工作原理,设计了以FPGA芯片为核心的控制系统。实现了在打标过程中对脉冲光纤激光器出光的时序控制、输出功率控制及声光调制器(AOM)驱动控制等功能。实验结果表明,该系统具有结构精简、集成度高、处理速度快,实现了对激光打标机的实时准确的控制。     

连续可调纳秒脉冲LD驱动电源的研制

为了满足单模尾纤输出脉冲半导体激光器及其后级光放大的要求,研制了一种重频、脉宽及峰值电流均连续可调的纳秒脉冲驱动电源.该电源使用功率场效应管作为开关,通过分析其驱动特性,采用合适的栅极驱动电路,从而缩短了脉冲宽度,增加了带负载能力;同时电源中的保护电路采用自断电等保护措施,能有效保证LD的安全工作.实验结果表明,该驱动电源工作稳定,能满足单模尾纤输出脉冲LD重频、脉宽、峰值可调的要求.     

半导体激光器加速寿命测试系统研制

介绍了半导体激光器(LD)加速寿命测试的理论依据,给出了寿命测试的数学模型,并据此研制了新型LD寿命测试系统。该系统在密封抽真空充氮环境下,通过采集恒功工作LD的工作电流随时间变化的信息及所处环境的温度,绘制出LD的老化曲线,即恒功条件下的“I-t曲线”,然后推断LD的使用寿命。     

一种双极性高精度半导体激光器温度控制系统

温度是影响半导体激光器（LD）寿命和输出特性的重要因素之一。为保证LD输出稳定的激光模式和功率,采用以ADC和DAC集成的微处理器芯片C8051F350和具有双极性输出电流的TEC驱动芯片MAX1968为控制核心,以积分分离和变速积分增量式相结合的数字PID算法为运算程序的自动温度控制系统(ATC)控制TEC驱动电流的方向和大小,实现对LD的加热或制冷,使其工作在恒定温度。实验证明,应用该系统,LD在0℃～40℃环境温度范围内能很快稳定在设定温度,且其不确定度为±0.03℃。     

基于DSP的激光电源恒流数字控制研究

介绍了一种高频串联谐振充电的固体脉冲激光电源及其数字化控制恒流充电技术。它具有电流恒定、电压线性上升、充电精度高等优点。详细分析了谐振充电电路的工作原理,给出了基于DSP的脉冲激光电源的恒流充电设计方法,控制策略,设计实例及仿真波形。     

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℃。     

大电流长脉宽LD激光器驱动电源的研制

本文主要介绍了一种大电流长脉宽半导体激光器骄动电源的设计方法。根据大功率脉冲型LD的工作特性,作者设计了一套采用L—C串联谐振的恒流充电电路与大功率金属氧化层半导体场效应管（MOSFET）线性控制脉冲放电电路相结合的驱动电源。此电源满足了输出脉冲电流幅值、脉宽、重频、调Q精确延时均方便可调的要求;并且辅助以片上系统（soc）单片机和CPLD为核心的控制电路,使电源电路具有结构简单,控制灵活,精度高等特点;同时结合多路在线实时保护电路,有效保证了LD的安全工作。该电源已经成功应用于“XX装置”预放大器项目。     

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。     

Achieving broad-area laser diodes with high output power andsingle-lobed far-field patterns in the lateral direction by loading amodal reflector

A modal reflector, which consists of a high-reflectivity region surrounded by low-reflectivity regions, is added to the front facet of two types of broad-area laser diodes (LD's) to control the lateral modes. One type of LD is the self-aligned laser with a bent active layer (SBA LD) that has a real index-guiding mechanism. The other is a planar-stripe LD that consists of a Zn-diffused region to confine the current flow and has a gain-guiding mechanism. For the SBA LD's with a modal reflector, stable single-lobed far-field patterns (FFP's) are obtained at up to 0.3 and 0.4 W output powers in continuous wave (CW) operation and pulsed operation, respectively. In addition, for planar-stripe LD's with a modal reflector, stable single-lobed FFP's are obtained at up to 0.4 W in CW operation. The lateral modes inside the cavity are analyzed by utilizing a slit model and FFP's are calculated. Good agreement is found between experimental and calculated FFP's for a large Fresnel number     

光纤放大器抽运模块LD驱动电流源设计

为了实现光纤放大器的抽运模块驱动电源精度高、纹波系数小、转换效率高并具有一定保护功能,设计了半导体激光器的驱动电流源。该电流源由驱动、串口控制等模块组成。采用基于LM2676的开关转换方式,构建了转换效率较高的恒流源系统,并应用于LD驱动。经测试,通过LD的电流最大为2.5A,输出电流精度达到0.1%,转换效率可达85%以上,LC滤波电路使输出电流纹波减少至0.5mA;具有串口通信电流源控制系统,能够实现对驱动电流值的远程读取与设置。结果表明,该电流源达到理论设计要求,可应用于光纤放大器抽运模块。     

DFB LD在光声气体检测系统中的应用研究

针对选用分布反馈激光二极管(DFB LD)作为激励光源的光声气体检测系统,首先分析了温度和注入电流对激光稳定性(包括激射波长和输出光功率)的影响.然后提出了一种蝶形封装的DFB LD在光声甲烷检测系统中的应用方案.实验结果表明,该方案的温控系统和波长调制驱动模式可以产生稳定可靠的光声信号,具有一定的参考价值.最后根据现...     

基于MAX1968的激光光源设计

针对激光光源极易受温度影响的问题,根据半导体激光器(Laser Diode)的光输出特性,提出了一种新的激光光源设计方案,以MAX1968芯片为基础,设计了一种LD温度控制电路,能够进行实时监视和调控激光器的温度,达到稳定激光器输出功率的目的。通过实际试验证明,该光源稳定可靠,有着较大的实用价值。