高稳定度半导体激光器电源
发布时间：2021-09-30 16:12
基于注入电流和工作温度的微小变化会引起半导体激光器输出光功率和光谱特性显著改变的特性,研制了一种高稳定性半导体激光器控制电源。该电源利用场效应管和运算放大器组成恒流源为激光器提供高精度和高稳定的输入电流;对感温电流源AD590或负温度系数热敏电阻采集的实时工作温度与预设温度的偏差进行比例积分微分运算,控制半导体制冷器实现半导体激光器工作温度长期稳定。测试结果表明,该电源输出电流0 mA～200 mA连续可调、电流精度0.01 mA,0℃～50℃内温度控制精度±0.01℃,长期稳定度10-5量级,具有实时调节性能好、成本低、易实现等特点。
【文章来源】：应用激光. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
半导体激光器驱动电源系统
恒流控制电路原理如图2所示,主要由场效应管M1和运算放大器U1构成。Vp为输入电压;R0为电流采样电阻;I0为流过采样电阻R0的电流,即驱动半导体激光管RLD工作的输出电流。对于M1,忽略栅极电流,即忽略Rlimit的影响。场效应管采用源极输出,实现半导体激光器安全接地。若电源VDD稳定可靠,当正输入Vr<VDD且Vr缓慢增大时,VO2减小致使输出电流I0增大。同样正输入Vr减小则VO2增大而输出电流I0减小。VO2和输出电流分别为
本文设计的过流保护电路如图3所示。半导体激光器RLD正常工作时,对电阻R0两端电压进行实时采样并放大,若放大后的采样值小于设定值VIset,三极管Q截止继电器J处于常态,开关管M2关闭,激光器正常工作。当R0采样电压高于设定值时,Q导通致继电器J吸合,M2被连接到设定端快速开启,与RLD并联的M2快速对激光器电流分流。M2分流的大小受场效应管栅源电压大小的影响,即根据采样值与设定值之间的差异自动调节分流的大小,使流过RLD的电流保持恒定,实现对激光器的过流保护。过流保护的范围由设定端的电阻比例决定。文中用高灵敏比较器LM211代替比较器U5及三级管Q,精选开电压很低的场效应管BSS88为开关管M2。RLD周围的二极管和电感元件可预防电源扰动,提高激光管使用寿命。1.2 恒温采样与误差调整
【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度和高稳定性半导体激光器恒流驱动电源[J]. 田亚玲,李创社,张朝阳. 西安交通大学学报. 2019(03)
[2]大功率半导体激光器驱动电源及温控系统设计[J]. 张龙,陈建生,高静,檀慧明,武晓东. 红外与激光工程. 2018(10)
[3]高精度半导体激光器驱动电源及温控电路设计[J]. 罗亮,胡佳成,王婵媛,刘泽国. 激光技术. 2017(02)
[4]基于新型模糊PID控制单元的LD精密温控研究[J]. 张克非,蒋涛,邵龙,苏良闯,叶涛. 光学精密工程. 2017(03)
[5]用于Rb蒸气激光泵浦的可调谐窄线宽半导体激光器[J]. 李志永,谭荣清,徐程,李琳,张阔海. 光电子.激光. 2012(05)
[6]DFB激光二极管电流-温度调谐特性的解析模型[J]. 刘景旺,杜振辉,李金义,齐汝宾,徐可欣. 物理学报. 2011(07)
[7]连续工作的体布拉格光栅外腔半导体激光器的温度特性[J]. 程灿,辛国锋,封惠忠,方祖捷,瞿荣辉. 中国激光. 2008(01)
[8]基于TEC的大功率LD恒温控制系统的研究[J]. 黄岳巍,崔瑞祯,巩马理,陈刚. 红外与激光工程. 2006(02)
[9]一种NTC热敏电阻最佳线性化接口电路参数设计[J]. 王艳菊,康岳屹,焦仁普. 中国仪器仪表. 2004(11)
[10]半导体激光器输出波长随工作电流变化的实验研究[J]. 李成仁,宋昌烈,李淑凤,姚文雄. 红外与激光工程. 2003(02)
本文编号：3416219
【文章来源】：应用激光. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
半导体激光器驱动电源系统
恒流控制电路原理如图2所示,主要由场效应管M1和运算放大器U1构成。Vp为输入电压;R0为电流采样电阻;I0为流过采样电阻R0的电流,即驱动半导体激光管RLD工作的输出电流。对于M1,忽略栅极电流,即忽略Rlimit的影响。场效应管采用源极输出,实现半导体激光器安全接地。若电源VDD稳定可靠,当正输入Vr<VDD且Vr缓慢增大时,VO2减小致使输出电流I0增大。同样正输入Vr减小则VO2增大而输出电流I0减小。VO2和输出电流分别为
本文设计的过流保护电路如图3所示。半导体激光器RLD正常工作时,对电阻R0两端电压进行实时采样并放大,若放大后的采样值小于设定值VIset,三极管Q截止继电器J处于常态,开关管M2关闭,激光器正常工作。当R0采样电压高于设定值时,Q导通致继电器J吸合,M2被连接到设定端快速开启,与RLD并联的M2快速对激光器电流分流。M2分流的大小受场效应管栅源电压大小的影响,即根据采样值与设定值之间的差异自动调节分流的大小,使流过RLD的电流保持恒定,实现对激光器的过流保护。过流保护的范围由设定端的电阻比例决定。文中用高灵敏比较器LM211代替比较器U5及三级管Q,精选开电压很低的场效应管BSS88为开关管M2。RLD周围的二极管和电感元件可预防电源扰动,提高激光管使用寿命。1.2 恒温采样与误差调整
【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度和高稳定性半导体激光器恒流驱动电源[J]. 田亚玲,李创社,张朝阳. 西安交通大学学报. 2019(03)
[2]大功率半导体激光器驱动电源及温控系统设计[J]. 张龙,陈建生,高静,檀慧明,武晓东. 红外与激光工程. 2018(10)
[3]高精度半导体激光器驱动电源及温控电路设计[J]. 罗亮,胡佳成,王婵媛,刘泽国. 激光技术. 2017(02)
[4]基于新型模糊PID控制单元的LD精密温控研究[J]. 张克非,蒋涛,邵龙,苏良闯,叶涛. 光学精密工程. 2017(03)
[5]用于Rb蒸气激光泵浦的可调谐窄线宽半导体激光器[J]. 李志永,谭荣清,徐程,李琳,张阔海. 光电子.激光. 2012(05)
[6]DFB激光二极管电流-温度调谐特性的解析模型[J]. 刘景旺,杜振辉,李金义,齐汝宾,徐可欣. 物理学报. 2011(07)
[7]连续工作的体布拉格光栅外腔半导体激光器的温度特性[J]. 程灿,辛国锋,封惠忠,方祖捷,瞿荣辉. 中国激光. 2008(01)
[8]基于TEC的大功率LD恒温控制系统的研究[J]. 黄岳巍,崔瑞祯,巩马理,陈刚. 红外与激光工程. 2006(02)
[9]一种NTC热敏电阻最佳线性化接口电路参数设计[J]. 王艳菊,康岳屹,焦仁普. 中国仪器仪表. 2004(11)
[10]半导体激光器输出波长随工作电流变化的实验研究[J]. 李成仁,宋昌烈,李淑凤,姚文雄. 红外与激光工程. 2003(02)
本文编号：3416219
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