中小功率半導(dǎo)體激光器脈沖驅(qū)動(dòng)電源的研制.pdf

1、本文針對(duì)中小功率半導(dǎo)體激光器，研制了集脈沖電流驅(qū)動(dòng)控制模塊和溫度控制模塊于一體的脈沖驅(qū)動(dòng)電源，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)/脈沖工作方式下對(duì)半導(dǎo)體激光器輸出光功率和波長(zhǎng)的穩(wěn)恒控制。脈沖電流驅(qū)動(dòng)模塊由電流驅(qū)動(dòng)、脈沖發(fā)生器和調(diào)制電路組成。電流驅(qū)動(dòng)基于串聯(lián)負(fù)反饋原理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)控制量的閉環(huán)控制，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。根據(jù)反饋量的不同，分為自動(dòng)電流控制與自動(dòng)功率控制，分別適用于穩(wěn)定注入電流和穩(wěn)定輸出光功率的場(chǎng)合。脈沖發(fā)生器采用FPGA實(shí)現(xiàn)，提高了系統(tǒng)的集成度和設(shè)計(jì)的

2、靈活性。調(diào)制電路以脈沖信號(hào)作為控制量，利用場(chǎng)效應(yīng)管的高速開(kāi)關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)半導(dǎo)體激光器的脈沖驅(qū)動(dòng)。為了實(shí)際應(yīng)用的需要，在模塊中加入了量程選擇電路，實(shí)現(xiàn)了250mA/500mA量程的切換；加入了多極性控制電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)半導(dǎo)體激光器和光電二極管的雙向驅(qū)動(dòng)。另外，針對(duì)半導(dǎo)體激光器使用時(shí)的安全隱患問(wèn)題，采取了靜電保護(hù)、限幅、過(guò)頻率保護(hù)、慢啟動(dòng)等有效的防范措施，確保了激光器的安全使用。溫度控制模塊是針對(duì)半導(dǎo)體激光器組件自帶的熱敏電阻和半導(dǎo)體制冷器

3、，基于恒溫控制思想進(jìn)行設(shè)計(jì)的。該模塊由溫度采樣和制冷器驅(qū)動(dòng)兩部分構(gòu)成。溫度采樣采用雙恒流源方法，不僅可完成RTH/V轉(zhuǎn)換，并且從系統(tǒng)上消除了引線電阻的影響，實(shí)現(xiàn)了對(duì)半導(dǎo)體激光器組件內(nèi)部溫度的高精度采樣。制冷器驅(qū)動(dòng)通過(guò)控制注入到半導(dǎo)體制冷器的電流的大小和方向來(lái)調(diào)節(jié)其制冷制熱量，穩(wěn)定了半導(dǎo)體激光器的工作溫度。另外，驅(qū)動(dòng)電路中的內(nèi)部反饋比較積分，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光器組件內(nèi)部溫度變化的快速響應(yīng)和控制。此外，為防止執(zhí)行器件因過(guò)電流而損壞，模塊中還加入了