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基于数字集成电路的半导体激光器电源的设计




关键词:
p>     由于具有体积小、重量轻等特点,半导体激光器(LD)在信息、通讯、医疗等领域得到日益广泛的应用,且与电子器件结合实现单片光电子集成。但是LD容易受到过电压、电流或静电荷的冲击而损坏[1,2],其电源的研究愈来愈受到人们的重视。若电源输出电压或电流波形质量不高,又缺乏有效保护,将导致激光器性能下降或造成损坏,因此要设计性能优良的电源来保证LD安全稳定地工作。

  本文以数字集成电路为核心,设计能够实现智能控制的半导体激光器电源。

  半导体激光器LD工作影响因素

  半导体激光器的核心是PN结一旦被击穿或谐振腔面部分遭到破坏,则无法产生非平衡载流子和辐射复合,视其破坏程度而表现为激光器输出降低或失效。

  造成LD损坏的原因主要为腔面污染和浪涌击穿。腔面污染可通过净化工作环境来解决,而更多的损坏缘于浪涌击穿。浪涌会产生半导体激光器PN结损伤或击穿,其产生原因是多方面的,包括:①电源开关瞬间电流;②电网中其它用电装备起停机;③雷电;④强的静电场等。实际工作环境下的高压、静电、浪涌冲击等因素将造成LD的损坏或使用寿命缩短,因此必须采取措施加以防护。

  传统激光器电源是用纯硬件电路实现的,采用模拟控制方式[2,3],虽然也能较好的驱动激光,但无法实现精确控制,在很多工业应用中降低了精度和自动化程度,也限制了激光的应用。使用单片机对激光电源进行控制,能简化激光电源的硬件结构,有效地解决半导体激光器工作的准确、稳定和可靠性等问题。随着大规模集成电路技术的迅速发展,采用适合LD的芯片可使电源可靠性得到极大提高[4,5]。

  系统设计

  系统框图见图1。主要由以下几部分构成。

  供电电源:实现系统供电电压(交流220V)与系统工作电压之间的转换。并采用滤波技术,使得半导体激光器工作的电压纹波很小,保证半导体激光器的正常工作。

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