低噪声、低纹波半导体激光器电源的设计与实现 论

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1、低噪声、低纹波半导体激光器电源的设计与实现DesignandRealizationofLow-ripple、Low-noisePowerSupplyofSemiconductorLasers35摘要在频率标准技术领域，随着半导体激光器的广泛运用，激光频率标准成为一种更为新兴、更为先进的频率度量尺度。简单来说，就是将激光频率锁定在某一个稳定值（例如，一条原子谱线上），这对激光器本身的稳定性提出了很高的要求。作为激光器本身，其稳定性决定于两个方面：温度控制和注入电流。对激光器精密的控制操作要求这对两个因素具有较强的可控性。那么，提供一个特殊的激光器电流源是我们工作的第一个要点。同

2、时，激光器中的温度控制和电流控制都需要低纹波和低噪声的线性电压源作为能源驱动。事实上，有相当多的可用的电压源已经实现并满足这些指标要求。同时，我们发现，激光器的稳定性更取决于后级的电流控制器。但是，在这些要求上，仍有改进的余地。于此，在这篇文章中，笔者同时描述了由笔者设计并实现的这一种新型电源。在下文中所描述的，正是笔者所设计的，并获得成功的电路系统。关键词：半导体激光器稳压电源稳流电源低纹波低噪声35ABSTRACTIntheareaofthetechnologyoffrequencyscale,semiconductordiodelaserhasrecentlybecom

3、eusefultools.It’sanewandadvancedtechnologytousethelasertobethefrequencyscale.Tolockthelaseronsomefixedvalue(e.g.,nearanatomicresonanceline),weneedthehigh-stabilizationlaser.Sincethelaserfrequencyandoutputpowerdependonboththediodejunctiontemperatureandinjectioncurrent,stablelaseroperationreq

4、uiresthatthesequantitiesbepreciselyregulated.Then,tocompleteaspecialcurrentcontrollerforthediodelasersisthefirstpointofourjob.Bothofthetemperaturecontrollerandthecurrentcontrollerrequirethewee-rippleandlow-noisevoltagepower.Toachievethenecessaryweerippleandlownoise,anumberofcommercialvoltag

5、epowerdevicesareavailable.Andwefindthattheperformancelimitisusuallyrelatedtothelattercontroller.Howeverwithregardtovoltagepower,wefoundroomforimprovement.Inthisarticle,weaswelldescribeanewpowerwhichisansweredourneeds.We’veachievedsatisfactoryperformancewiththecircuitsystemdescribedinthefoll

6、owing.Keywords:semiconductorlaser，voltageregulatorpowersupply，stabilizedcurrentpowersupply，lowripple，lownoise35目录第一章引言11.1半导体激光器的简介11.2半导体激光器的特性21.3稳压电源的简介21.4本文的主要内容3第二章基本设计方案52.1电压源52.2电流源6第三章具体方案的理论分析和设计73.1串联负反馈的原理分析—PID（比例－积分－微分）控制73.2基础电路原理分析143.3具体的电路原理分析17第四章设计电路的完成和印刷电路板的制作214.1板的布

7、局214.2元器件离板边缘的距离214.3高低压之间的隔离214.4印制线路板的走线224.5印制导线的宽度224.6印制导线的间距224.7印制导线的屏蔽与接地224.8大面积敷铜244.9板材与板厚24第五章直流稳压电源的测试255.1电源的功能测试255.2过电流保护（OCP）测试265.3测试方案26结束语28参考文献29致谢30附录1：电流源31附录2：电压源3235第一章引言1.1半导体激光器的简介半导体激光器使用半导体材料作激光工作物质，如单元素的碲，双元素的砷化镓等，三元素的铅锡碲等。在