外腔半导体激光器用恒流源电路设计与实现

由于外腔半导体激光器系统中的核心部分——激光器受外界环境影响较大,在装配或工作中极易受到电压、电流和静电荷的影响而损坏.为减少由于电路不稳定产生的激光器损坏,在借鉴各种传统的恒流源电路实现方式的基础上,运用反馈恒流原理,慢启动慢关闭原理,利用场效应管特性,给出一种高准确度恒流电路实现方式.将此电路直接运用于中心波长1550nm激光器作为驱动电路,工作稳定

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第 3 5卷第 1期 0 20 0 6年 1 O月

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外腔半导体激光器用恒流源电路设计与实现 * 金杰李建功张建伟颜祺 (天津大学电子信息工程学院,天津 3 0 7 ) 00 2

要由于外腔半导体激光器系统中的核心部分—一激光器受外界环境影响较大,装配或工在

作中极易受到电压、电流和静电荷的影响而损坏 .为减少由于电路不稳定产生的激光器损坏,在借 鉴各种传统的恒流源电路实现方式的基础上,用反馈恒流原理,启动慢关闭原理,用场效应运慢利

管特性,出一种高准确度恒流电路实现方式 .将此电路直接运用于中心波长 1 5 m激光器作给 5 0n 为驱动电路,作稳定、出电流受负载影响很小且输出准确度达到同行业先进水平 .电流稳定达工输

到 0 0以上 .此电路实现方式简单, .1实用性较强,对整个电路做出了实验仿真和测试,好地解很 决了由于驱动电流不稳造成的激光器损坏的问题 .

关键词半导体激光器;外腔;流源;启动;关闭恒慢慢 中图分类号 TN2 2 4文献标识码 A VCC

0引言 可调谐半导体激光器具有光谱纯度高、长覆波盖范围广、结构紧凑、率高、本低、靠性好、效成可使用方便和易于集成等突出特点 . O年代以来, 9已在

光纤通信、光外差传感、高分辨率光谱测量及生物医 学等诸多领域有了广泛的应用_] 1. 本文中运用精密运算放大器和小电流三级管接成反馈式恒流电路,提供高准确度激光器的恒流驱动源 .并且设计有保护电路,现防浪涌、启动、实慢 慢关闭功能,以及激光管的截止电流保护功能,实在 现驱动激光器同时实现了对其保护 . 图 1负载取样反馈恒流原理图 Fi、 Fe d a k c n t n u r n rn i l i u t g 1 e b c o s a t c r e tp i c p ec r i c

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对称连接镜像恒流原理,利用特性类似的]是 两个晶体管丁、按照图 2原理图示意连接

,个。丁两晶体管的集电极电流相同 .通过控制丁。的集电极

1恒定电流原理与电路设计 整个可调谐半导体激光器核心部分为确度高准 的半导体激光管,然而激光管是对温度敏感,随外界

电流可以控制丁集电极上负载的电流 .达到恒流 的目的 .

环境变化波动的部件,要有准确度很高的恒流驱需动电源进行控制 .现今常用的半导体激光设备工作 用恒流源主要应用场效应管的导通特性以及晶体管的对称连接镜像恒流原理来实现.设计中运用本

精密运算放大器和小电流三级管接成反馈式恒流电路,提供高准确度激光器的恒流驱动源 . 实现恒定电流驱动主要有两类:载取样反馈负

恒流原理和晶体管对称连接镜像恒流原理 . 图 1为负载反馈恒流原理图,用高精密运算采放大器,取样信号与给定信号进行差值比较后的将信号对负载进行控制,以得到随负载变化很小的可 驱动电流 . 天津自然科学基金 ( . 3 8 0 1 )助 No 0 3 0 2 1资 Te:2—2 4 2 9 l0 2 7 0 7 8 Emalj .i@ e o . o ̄ i:i j n e y u c n l 收稿日期:0 5 7 7 2 0—0—0 图 2晶体管对称连接恒流原理图 Fi 2 Sym m e rca o g. t i lc nne tng t a it r c c i r nss o ons a t tn c r n i cpl ic t ur e t prn i ec r ui

通过实验测试比较口,种实现方式中,像恒]两镜 流方式的被控制恒定电流漂移较大,由于输出恒流

随丁端的可控电阻 R的要求较高,的电压的稳 E定度要求较高,随负载变化恒定电流波动较大 .本方案借鉴负载取样反馈恒流原理,用三级管的输利

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