小功率半导体激光器的驱动方法设计

在光散射测量系统中,半导体激光器(LD)的工作稳定性直接影响检验结果。为了得到稳定的光功率输出,设计了包含自动温度控制与自动电流控制的LD驱动系统。应用0.5 mA恒流源对PT100温度传感器供电,将LD工作温度转化为电压信号,经前置放大电路与电压比较电路处理后,通过PI控制半导体制冷实现恒温控制系统;根据闭环负反馈原理设计自动电流控制系统以及相应的辅助电路,能为LD提供稳定的、连续可调的驱动电流。经实验表明,系统在驱动额定功率为20 mW下工作时,可保证激光器输出功率稳定性优于0.2%。     

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.     

第八讲 1310nm光发射机的应用

(上接第18期) 1310 nm光发射机输出1 310 nm波长的激光,一般都采用直接强度调制技术,其核心部件是DFB激光器组件;此外还有电源、激光器偏置电路、激光器慢启动电路、失真补偿及驱动电路、功率控制及致冷控制电路、过载保护及过驱动保护电路、光检测电路等.在直接调制光发射机中,射频信号经过RF放大、电控衰减和预失真补偿后,直接驱动激光器,使得光输出强度随着射频信号强度变化而变化.为使激光器稳定工作,ATC是必需的,一般把激光器管芯的温度控制在25℃;激光器的发光功率和非线性失真依赖于偏置电流,因此偏流控制与预失真补偿是光发射机中的关键部件;光发射机的载噪比和非线性失真指标取决于光调制度,因此光调制度的自动控制也是优良的光发射机所必需的.     

高效率、高峰值功率351nm准连续紫外激光器

报道了一台高效率、高峰值功率351 nm紫外激光器。采用激光二极管（LD）端面抽运Nd:YLF晶体声光调Q获得准连续窄脉宽1 053 nm基波振荡,腔外两块LiB3O5（LBO）晶体紧贴输出镜放置,对基频光进行二倍频和三倍频,获得了高峰值功率351 nm紫外激光输出。在LD抽运功率为14 W、声光调 Q 激光器的调制频率为1 kHz的工作条件下,基波平均输出功率为1.45 W时,得到351 nm紫外激光平均输出功率450 mW,1 053 nm基频光到351 nm紫外光转换效率高达31.04%,脉冲宽度为7.5 ns,峰值功率达60 kW,光束质量良好。     

半导体激光器功率输出特性的理论分析及实验研究

本文从理论上及实验上分析研究了半导体激光器(LD)功率输出特性与其腔面反射率之间的关系.研究结果表明,通过改变LD腔面反射率,可以使其输出功率增大,也可以使其转变为新的光电器件,如超辐射发光二极管(SLD)或行波半导体激光放大器(TW-SLA)等等.在大量实验数据的基础之上建立了LD输出功率曲线阈值与腔面反射率关系的经验公式,确定了LD最佳输出功率腔面反射率以及SLD和TW-SLA的工作条件.     

光通信用的多路半导体激光器监控系统研究

依据波分复用（WDM）在光通信中的应用需求,研制了一套多路半导体激光器（LD）监控系统作为通信系统光源。该系统采用USB 2.0高速传输模式,DSP与FPGA构建数字通信单元,以上位机作为监控平台,实现了高效调制多路激光器波长和功率,同步采集多路数据,实时监测各路激光器状态等功能。所研究的LD恒温及LD光功率恒值控制具有良好的控制精度。实验结果表明,在1h内温度稳定性达±0.01℃,功率稳定性达0.5%。     

一种半导体激光器驱动电源的设计

根据半导体激光器的光功率与电流的关系,通过慢启动电路,纹波调零电路,功率稳恒电路等解决了使用中在工作温度范围内其输出功率不稳定的问题。本文设计的电路稳定度达到4×10-4。     

大功率半导体激光器驱动电源

根据半导体激光二极管的工作特性，设计了一种以VICOR电源为功率模块，以绝缘栅双极晶体管（IGBT）为大功率变换器件的大功率激光二极管驱动电源，该驱民源电路简单，能有效地抑制电源的浪涌冲击，保证了激光二极管不受外界的电干扰。在线保护机制可实时对半导体激光器工作监控，半导体激光器的慢启动电路、温控电路保证了半导体激光器安全工作。该电源已应用于机载激光雷达样机系统中，通过一年多的使用，半导体激光二极管工作正常，性能稳定可靠。     

全固态激光器的数字式光反馈控制驱动电源

介绍一种采用单片机控制的连续运转无制冷、数字式光反馈稳功率全固态激光器驱动电源,其输出光功率在10mW左右,系统包括恒流源、保护电路、脉宽调制、光电池检测放大电路和高速单片机控制系统等部分,基于光电池检测LD光功率输出的非线性控制曲线产生的误差变化,将特性曲线利用软件的窗口控制算法实现区域控制,进而有效地对LD工作电流进行PID稳态控制和光功率参数显示,结合硬件及软件,实现了激光二极管的可靠保护以及光功率稳定、准确输出及在稳光输出情况下,实现激光器的内外调制输出。     

半导体激光管驱动电源设计与实现

为提高半导体激光器光功率输出稳定性,并保证激光器安全、可靠工作,设计了半导体激光器的驱动电源.驱动电源主电路采用同步DC/DC方式,输出效率高;驱动电路可以产生200 kHz触发脉冲,降低了输出电流的纹波,保证激光器输出功率稳定;驱动电路带有过压比较器及过流比较器,保证激光器安全工作.经过仿真和实验表明:该驱动电源在20 A工作时效率迭到85%以上,纹波小于5%.     

A cascode modulated class-E power amplifier for wireless communications

A cascode modulated CMOS class-E power amplifier (PA) is presented in this paper. It is shown that by applying a modulated signal to the gate of the cascode transistor the output power is modulated. The main advantage of the proposed technique is a high 35 dB output power dynamic range. The peak power added efficiency (PAE) is 35%. The concept of the cascode power control of class-E RF PA operating at 2.2 GHz with 18 dBm output power was implemented in a CMOS technology and the performance has been verified by measurements. The prototype CMOS PA is tested by single tone excitation and by enhanced data rates for GSM evolution (EDGE) modulated signal. Digital predistortion is used to linearize the transfer characteristic. The EDGE spectrum mask is met and the rms error vector magnitude (EVM) is less than 4° in the entire output power range.     

Analysis and Implementation of a Hybrid High-Power-Factor Three-Phase Unidirectional Rectifier

This paper describes the conception and analysis of a unidirectional hybrid three-phase rectifier suitable for medium- and high-power applications. The rectifier is composed of a single-switch diode bridge boost-type rectifier in parallel with a pulsewidth modulation (PWM) three-phase unidirectional boost rectifier. The objective is to obtain a structure capable of providing sinusoidal input currents with low harmonic distortion and dc output voltage regulation. The diode rectifier operates at low frequency and has a higher output power rating. Therefore, the PWM unidirectional rectifier is designed to operate with a small power rating and at a high switching frequency. The total harmonic distortion of the proposed structure varies between 0% and 32%, depending only on the amount of power processed by the PWM three-phase unidirectional rectifier. The rectifier topology conception, principle of operation, control scheme, and simulation and experimental results of a 20-kW laboratory prototype are also presented in this paper.     

基于LiNbO3M-Z调制器的UWB信号PAM调制技术研究

提出一种基于LiNbO3Mach-Zehnde调制器(MZM)实现超宽带(UWB)脉冲幅度调制(PAM)的方案,只利用一个LiNbO3-MZM,实现幅度调制,结构简单,易于实现。利用OptiSys-tem7.0软件对方案进行了仿真,研究了调制信号的传输特性,并分析了光源功率、光源波长、脉冲宽度、调制速率、延迟时间以及传输距离对调制信号的影响。     

高温环境下大功率DPL的LD最佳散热效果

大功率DPL泵浦源LD的热管理技术是制约二极管泵浦固体激光器工程应用的瓶颈之一。介绍了二极管泵浦固体激光器的工作过程,设计通过半导体制冷片对LD实施温度控制。主要针对DPL的高温应用环境,对泵浦源LD的散热通道进行分析和计算,设计了可以在高温环境下正常工作的DPL工程样机。该样机主要性能指标：输出峰值功率大于100 kW,激光脉宽为5 ns,重频10 kHz。对该样机进行高低温环境试验,获得试验数据并得出结论：在高温50 ℃情况下,LD可以连续稳定工作 30 min以上。     

中距离夜视激光照明器的设计

设计了一种基于MIC29302稳压器的功率可调式激光器驱动电源,实现了对激光器的直接强度调制。根据半导体激光器对注入电流的稳定性要求高和对电冲击的承受能力差等特性,对其驱动电路进行了设计;同时,给出了激光器的保护电路和温度控制电路,较大地改进了半导体激光器电源的可靠性,提高了半导体激光器的输出稳定性,延长了激光器的使用寿命。最后,给出了详细的测试数据,测试结果证明,该驱动电源有具体的指标和良好的性能。     

闭环光纤陀螺方波调制失真的影响与消除

数字闭环光纤陀螺仪测量角速度时,采用方波调制引起的各种失真会对输出结果产生影响。基于傅里叶级数建立包含失真噪声的闭环光纤陀螺方波调制、解调信号模型,对各种调制失真引起的输出误差进行了仿真分析,并提出一种双极型归零脉冲方波解调方法,用于消除方波调制闭环光纤陀螺仪的输出信号误差。仿真结果表明:采用常规方波解调时,调制信号的相位失真、方波脉宽失真、谐波失真以及梳状噪声脉冲对光纤陀螺仪输出有很大影响,测量角速度相对误差可达1%量级。采用双极型归零脉冲方波解调时,上述调制失真的影响都得到有效的减小,陀螺仪测量角速度相对误差只有0.1%量级,降低了一个数量级,说明文中提出的双极型归零脉冲方波解调方法对提高闭环陀螺的测量精度和稳定性有重要意义。     

A linearized optical modulator for reducing third-orderintermodulation distortion

A novel linearized optical modulator circuit with cascaded dual Mach-Zehnder interferometers has been theoretically analyzed. In this scheme, the electrical RF modulation power requirement and the modulated optical power output can be optimized at the same time. A greater than 20 dB reduction of third-order intermodulation distortion has been achieved in experiments     

A +31.5 dBm CMOS RF Doherty Power Amplifier for Wireless Communications

A fully differential Doherty power amplifier (PA) is implemented in a 0.13-mum CMOS technology. The prototype achieves a maximum output power of +31.5 dBm with a peak power-added efficiency (PAE) of 36% (39% drain efficiency) with a GMSK modulated signal. The PAE is kept above 18% over a 10 dB range of output power. With a GSM/EDGE input signal, the measured peak output power while still meeting the GSM/EDGE mask and error vector magnitude (EVM) requirements is +25dBm with a peak PAE of 13% (PAE is 6% at 12 dB back-off). Instead of using a bulky lambda/4 transmission line, a passive impedance inverter is implemented as a compact lumped-element network. All circuit components are fully integrated on a single CMOS die except for an off-chip capacitor for output matching and baluns. The die size is 2.8times3.2mm² including all pads and bypass capacitors