大功率半导体激光器驱动电路

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1、第8卷第4期信息与电子工程Vo1．8，No．42010年8月INFORMATIONANDELECTRONICENGINEERINGAug．，2010文章编号：1672-2892(2010)04-0441-04大功率半导体激光器驱动电路马良柱，宋志强，刘统玉，王昌，陈汝波(山东科学院激光研究所山东省光纤传感器重点实验室，山东济南250014)摘要：为实现30W连续掺Yb光纤激光器，设计一种大功率(10A)半导体激光器(LD)的驱动电路，该恒流源电路采用功率场效应管作电流控制元件，运用负反馈原理稳定输出电流，正向电-5流0A~10A连续可调，纹

2、波峰值为10mV，输出电流的短期稳定度达到1×10，具有过流保护、防浪涌冲击的功能。实际应用在30W连续掺Yb光纤激光器中，结果表明该驱动电路工作安全可靠。关键词：半导体激光器；驱动电路；场效应管中图分类号：TN248文献标识码：APowerdrivingcircuitofLaserDiodeMALiang-zhu，SONGZhi-qiang，LIUTong-yu，WANGChang，CHENRu-bo(Shandongkeylaboratoryofopticfibersensing，LaserInstitute，ShandongAcade

3、myofSciences，TsinanShandong250014，China)Abstract：ThispaperintroducesapowerdrivingcircuitforLaserDiode(LD).ItadoptspowerMetal-OxideSemiconductorFieldEffectTransistor(MOSFET)asadjustdevice，andapplycurrentnegativefeedbacktoensureconstantcurrentoutput.Theoutputcurrentisaforwar

4、dcurrentadjustablein0A–10A-5rangewithripplelessthan10mV，whoseshort-termstabilityhasreached1×10.Thiscircuitalsobearsfunctionsincludingmaximumcurrent，surgecurrentlimitationandslowstart.IthasbeenappliedaspumpsourceforaYbdopedopticfiberlaser，andtheexperimentalresultshasprovedi

5、tsreliabilityandsafety.Keywords：LaserDiode；drivingcircuit；Metal-OxideSemiconductorFieldEffectTransistor半导体激光器(LD)具有尺寸小、重量轻和低电压驱动、直接调制等特点，还具有高单色性、高相干性、高方[1]向性和准直性的优良特性，广泛应用于国防、科研、医疗、光通信和光传感等领域。LD是一种功率密度较高并具有高量子效率的器件，微小的电流将导致光功率输出变化和器件参数(如波长、噪声性能、模式跳动)的变化，驱动电路的任务是为LD提供一个低纹波的

6、稳恒电流，线性恒流源驱动电路结构简单，元器件少，工作稳定，不易失效，无高频开关噪音干扰，缺点在于MOSFET和工作电压工作于线性区，热损耗较大，实际使用时须加装散热器。1驱动电路的组成VCCLD是依靠载流子直接注入而工作的器件，coolingunit注入电流的稳定性对激光器的输出有直接影LD响。工作温度的变化同样影响LD的输出波长、overcurrentprotection阈值电流和输出光功率等参数。浪涌冲击、静voltagereferenceerroramplifierMOSFET电击穿、正向过流等因素都容易损坏激光器。LD驱动电路的任务

7、是为LD提供一个纹波小，negativefeedbacksamplingresistor毛刺少的稳恒电流，同时需要考虑LD的工作安[1]全性。LD的驱动电路是一个带保护功能的串Fig.1Blockdiagramofdrivingcircuit联式恒流源电路，结构见图1，它包括5个部分：图1驱动电路结构框图收稿日期：2009-10-21；修回日期：2010-03-21基金项目：山东省科技攻关项目“大功率光纤激光器工程化(20080102)”442信息与电子工程第8卷基准电压、误差放大器(ErrorAmplifier，EA)、LD回路、过流保护

8、单元和制冷单元。1.1基准电压基准电压的作用是为误差放大器(EA)提供高精密度、低温漂的电压参考。TL431作为电压参考，利用集成电路具有温度漂移极小和电压精密度高的特点，性价比