基于WMS的可调谐半导体激光器驱动与温控电路设计

针对可调谐半导体激光器工作时,其工作电流和工作温度的波动导致激光器的输出的波长和功率不能保持恒定的问题,设计了一套基于STM32F407为主控芯片联合FPGA的半导体激光器小型化驱动与温控电路。通过与上位机交互,系统可实现激光器驱动电流和工作温度的连续可调,使半导体激光器的输出光的波长在最佳的范围内。经过测试,系统的驱动模块电流稳定度为0.075%,电流的实际值与理论值之间的相对误差平均值为0.538%;温度电路的稳定度在0.03℃,完全满足实际应用需求。

GaN HEMT及GaN栅驱动电路在DToF激光雷达中的应用

DToF(Direct Time-of-Flight)激光雷达通过直接测量激光的飞行时间完成距离测量和地图成像,应用于自动驾驶的DToF激光雷达需要具备更高的分辨率和更宽的检测范围。GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)相对于传统Si基功率MOSFET的优异特性使其非常适合应用于自动驾驶中的DToF激光雷达,而GaN HEMT性能的发挥依赖于高速、高驱动能力和高可靠性的GaN栅驱动电路。针对应用于自动驾驶的DToF激光雷达系统,从系统电路到核心元器件,分析了激光二极管驱动电路面临的设计挑战、GaN HEMT的优势以及GaN栅驱动电路面临的设计挑战,并介绍了适合该应用的GaN栅驱动电路。

用于半导体激光器的大电流纳秒级窄脉冲驱动电路

根据脉冲式半导体激光器对功率、脉宽、上升沿的要求,同时考虑电脉冲的注入便于测试激光器的各种性能,提出了一种以金属氧化物半导体场效应晶体（MOSFET）为开关器件,以雪崩晶体管为驱动器,可产生大电流、窄脉宽、陡上升沿脉冲的激光器驱动电路.讨论了预触发脉冲宽度和雪崩晶体管输出负载对MOSFET输出脉冲在幅度和波形上的影响以及如何通过调整耦合电阻来控制脉冲的“下冲”和振荡.实验结果表明：在0～200 V供电电压下,该电路在1Ω电阻上产生了从0A到148 A,具有陡上升/下降沿的10 ns级电脉冲.通过调整电路参数,可输出脉冲宽度窄至8.6 ns,幅度达到124 A的电脉冲.该驱动电路满足了脉冲式半导体激光器的工作要求和对器件测试的要求.

快速半导体激光器温度控制系统设计

温度是影响半导体激光器性能指标之一,为了实现快速稳定的温度控制,研究了系统的温度控制硬件和算法。系统以MSP430低功耗微控制处理器为核心,采用自动调节制冷片电压和脉冲宽度调制（PWM）输出脉冲方式相结合的驱动电路,根据系统的机械控制热平衡模型和装置的高低温实验建立了自适应温度调节算法。经过高低温实验研究,从-40~50℃控制到温度为23℃时,激光器温度稳定所消耗的时间分别为2 min 30 s和1 min 30 s,其中控制精度为0.2℃。对激光器功率稳定性进行实验分析,控温前后激光功率的稳定性,从5%提高到1%以内,满足人眼安全对激光功率密度的要求,该方案的设计对于小功率、快速稳定的激光系统的设计具有可借鉴意义。

小型化高稳定半导体激光驱动电路研究

在小型化的可调谐半导体激光光谱测量应用中,高精度和高稳定度的激光驱动电路成为了制约光谱精确测量的主要因素之一。根据负载容量,分析和优化了线性电源的滤波电路参数,选择高稳定线性电源芯片LT3015和LT1086,并结合抗干扰布线规则,实现了12 h的稳定度为1.51×10^(-3)的线性电源。在此基础上,低功耗Cortex-M3内核单片机通过外部带参考基准的D/A芯片MCP4822实现温控芯片WTC3243和恒流驱动模块WLD3343的激光恒流恒温控制;外部电流驱动信号通过输入接口连接到电流控制端。不同温度条件下不同注入电流的短时光强实验和长时实验表明,其输出波数的差值分别为0.01个波数和0.014个波数,驱动电流与光强的线性相关系数大于0.9958、标准差小于7.60843×10^(-4)、Allan方差在5 s时小于2.597×10^(-4)。

激光测距发射电路的设计

为了激光测距发射电路的集成化要求,设计了一种小型半导体激光器驱动电源,该驱动电源可以用于激光测距中。驱动电路采用MAX3656集成电路作为核心元件,可以通过调节电路中电阻的阻值设置所需要的调制电流和偏置电流。半导体激光器的输出可以直接通过数字电路产生的信号控制,可以输出上升沿时间约为4 ns、脉冲宽度为8 ns的脉冲,这些特性可以用于脉冲激光测距中。

脉冲式激光引信用连续可调LD驱动电路的研究

为了满足引信用脉冲式半导体激光器驱动电路的脉冲宽度可调、频率可调、功率可调的需要,根据LD驱动电路的工作原理,建立LD驱动电路的一般模型,并进行了仿真分析。采用电子多频振荡器来提供驱动信号,用双MOS驱动器来驱动半导体激光器,通过大量的实验、仿真、分析、比较,设计出了方便可调的大功率LD的驱动电路。结果表明,该驱动电路完全能满足激光近炸引信对脉宽、频率和功率的需要。

高精度半导体激光器驱动电源及温控电路设计

为了解决布里渊光纤传感系统中半导体激光器光源输出功率和波长易受驱动电流和温度影响的问题,设计了一种高精度恒流驱动和温控电路。该电路利用深度负反馈积分电路对激光器驱动电流进行精密的恒流控制,同时采用集成温度控制芯片MAX1978控制半导体制冷片的工作电流,实现对激光器工作温度的精确控制。结果表明,本设计实现了驱动电流0mA^100mA可调,电流控制最大相对误差为0.06%,电流稳定度为0.02%,温度控制最大误差为0.03℃,在温控的条件下,光功率稳定性达到0.5%,最大漂移量为0.005d Bm。该设计实现了对电流和温度的有效控制,保证了输出光的稳定性。

半导体激光器老化测试智能控制系统

本文介绍了一个能对半导体激光器进行老化测试的智能控制系统。相对于已有系统,该系统采用一个经过MAT-LAB优化设计的半导体激光器驱动电路,电路结构更为简单。控制系统能够同时在恒定电流老化筛选和恒定光功率老化筛选模式下,对多个半导体激光器进行老化测试。该系统的实验表明,工作稳定,性能良好。

智能变电站中OTDR系统激光脉冲电路的设计及应用

针对智能变电站的光纤通信延时测量问题,对智能变电站中OTDR的工作原理和光源器件进行了研究,分析了激光脉冲频率和脉宽对系统性能的影响。根据激光二极管的发光机理与特点设计出了一套基于STM32控制单元的适合智能变电站中OTDR工作的激光驱动电路,重点分析了驱动电路中的调制电流,考虑了驱动电路对激光器的保护,并利用所设计的激光驱动电路搭建了简易OTDR观察光纤的损耗特性。研究结果表明,该电路可扩大激光脉冲频率和脉宽的调整范围,实现激光脉冲宽度最小可达300 ns,脉冲频率最大为50 KHz,激光发射功率为3 MW;通过实验,验证了光在光纤中的衰减特性,证实了该电路能满足实际智能变电站中OTDR工作所需,具有一定的参考价值。

半导体激光器驱动电源的设计及仿真

半导体激光器的抗上电冲击的能力很差,微小的电流变化就会导致光功率的极大变化以及器件参数的变化,因而对驱动半导体激光器的电源有极高的要求。传统的激光器驱动电源的控制精度低,并且操作有些繁琐。本文设计的恒流源驱动电源克服了这些缺点,设计的思想是运用负反馈原理来稳定输出电流,由此获得最低的电流偏差和稳定性最高的电流输出。在最后运用Multisim软件对所设计的电路进行了仿真。

基于频率补偿的窄脉冲量子级联激光器快速驱动技术

脉冲量子级联激光器（QCL）因自热效应会导致谱线展宽，故需极短的电流脉冲驱动。理论极限线宽所需的脉宽为5—15ns，但由于环路寄生参数的影响，窄脉冲会引起信号过冲或振荡，因此目前商用的QCL驱动器无法满足这个要求。为获得更理想的激光器线宽，在常规脉冲恒流电路的基础上，采用频率补偿的方法来消除过冲和振荡，并设计了一款稳定的纳秒级激光器驱动电路。实验结果显示该驱动装置实现了峰值电流0～2A、脉宽8．4—200ns、上升时间〈4ns、过冲〈1％的脉冲电流输出。使用中国科学院半导体研究所研制的波长4．6μm激光器和傅里叶变换光谱仪进行测试，当驱动脉宽由100ns减小到10ns时，激光器线宽由0．35cm。线性递减到0．12cm-1。综合验证表明，所设计的驱动装置实现了稳定的窄脉冲电流输出，尤其适用于量子级联激光器的窄线宽驱动及应用。

窄脉冲半导体激光器驱动电路的设计与仿真试验

高速窄脉冲激光器因为其高功率密度和高时间分辨率,在激光测距和激光探测领域被广泛应用。论文介绍了窄脉冲激光器的工作原理,设计出基于特定半导体激光二极管的驱动电路。便携式移动设备多为电池供电,低功耗是设计的另一个主要方向。通过仿真和样机测试,证明可行性。

基于偏振调制型全光纤电流互感器的研究

随着电力系统输电电压等级和传输容量的不断提高,传统的电磁式电流互感器暴露出诸多问题已难以满足当今社会的需要。本系统通过对光纤电流互感器的理论基础进行了深入的研究,并在此基础上建立了光纤电流互感器数学模型;根据模型设计了光纤电流互感器光路系统,并根据光路特点选择了相关器件;根据光路系统输出信号的特点,设计了激光器驱动电路和光纤电流互感器信号检测电路,对检测电路的性能进行了单独测试;最后,设计了光纤电流互感器准确度测试系统,并对所设计的光纤电流互感器系统进行了整体测试。测试结果表明,在相同的测试环境下,该光纤电流互感器的输出具有极好的线性,测试结果符合IEC0.2S级。

用于工业气体在线测量的VCSEL恒流驱动电路设计

设计了一种应用于工业气体在线测量的垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)恒流驱动电路。阐述了该恒流驱动电路的组成和工作原理,设计了延时和调制功能,可以安全稳定驱动VCSEL。以测量氧气的VCSEL为例,结合可调谐二极管激光吸收光谱技术对不同浓度的氧气进行测量,得到了较好的拟合系数,验证了驱动电路对VCSEL输出波长控制的稳定性,因此这种恒流驱动电路具有实际应用到工业气体监测中的潜力。

利用集成光学调制器实现ICF固体激光驱动器中激光脉冲任意整形 I.任意整形电脉冲发生器

本文利用ＧａＡｓ场效应晶体管电压控制电流和开关特性成功研制了任意整形电脉冲发生器，该整形电脉冲发生器的每个基元电路产生的基元电脉冲形状和宽度与加在栅极的触发信号相同，幅度由加在ＧａＡｓ场效应晶体管上的负偏压决定，各基元电路产生的用于叠加的基元电脉冲相互独立，使计算机控制栅极偏压进而控制整形电脉冲的形状成为可能．

一种基于MSP430的半导体激光治疗仪

设计了一种采用MSP430F149单片机为主控芯片的半导体激光治疗仪,并设计了相关外围电路和控制程序。治疗仪系统主要包括供电与充电电路、按键电路、USB接口、LCD显示电路、激光头及驱动电路以及单片机控制电路,可输出持续稳定的650nm的低强度激光,利用单片机软件控制可实现对激光输出功率的精确控制和可调,并具有LCD可视操作、时间设置和定时报警等实用功能,使得整个治疗过程更加准确和高效。治疗仪采用可充电锂电池供电,具有操作简单、耗电低、性能稳定、经济便携等优点。

基于单片机的激光发生器的驱动电路设计

为了更有效地控制和调节激光器的温度与功率,设计了一种基于STC11F08XE单片机控制的具有温控和功率控制功能的激光发生器驱动电路。通过使用ADN8830芯片的温度控制功能和ADN2830芯片的功率控制功能实现激光器的温度控制,同时能够手动改变激光器的输出功率。实验结果表明,该系统温度控制模块能够稳定控制激光器温度,使目标温度误差低于±0.01℃,波长可以在1 535.17nm^1 563.24nm之间变动。功率控制模块可实现手动控制,激光器功率在0~10dBm间变化,误差在0~0.05mW之间。

数控大电流窄脉冲激光驱动电源的设计与实现

为得到不同功率的脉冲激光信号,设计了一款输出功率数字可调的激光脉冲驱动电源。基于电容放电式结构,设计电流脉冲产生电路,得到了高功率窄脉宽的电流脉冲;利用STM32F103ZET6型号ARM处理器设计了主控单元,实现了对输出功率的自动调整。完成了系统硬件设计与软件开发,对系统性能进行了综合测试。实际测试结果表明,在ARM控制下系统能够利用外部按键对电路输出脉冲的幅值进行调节,得到不同幅值的电流脉冲。

激光测速系统中驱动电路的研究

激光测速技术的主要方法有脉冲法和相位法。由于激光相位法测速系统设计复杂,成本较高,因此只考虑脉冲法激光测速。针对脉冲法激光测速,提出了两种易于实现的脉冲驱动电路的设计方法,方法一基于555振荡电路和CPLD,主要利用了CPLD的逻辑延时;方法二完全基于CPLD的逻辑实现。逻辑分析和仿真结果证明,两种方法都可以驱动激光器工作,产生的驱动脉冲的频率和脉宽均可调节。