半導(dǎo)體激光器電路工作原理與自動(dòng)功率控制電路的設(shè)計(jì)

　　半導(dǎo)體激光器具有光學(xué)特性優(yōu)秀、單色性好、體積小和壽命長(zhǎng)等一系列的優(yōu)點(diǎn)，隨著科技的發(fā)展，已被廣泛應(yīng)用在國(guó)防、通信、醫(yī)療和測(cè)量等領(lǐng)域中。半導(dǎo)體激光器需要專用的驅(qū)動(dòng)電路，一般均采用恒流源電路。市場(chǎng)上專業(yè)的激光器驅(qū)動(dòng)設(shè)備性能好，功能強(qiáng)大，然而價(jià)格昂貴，體積較大，對(duì)產(chǎn)品開發(fā)來說，一款小巧、功能簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉的激光器驅(qū)動(dòng)電路很具有實(shí)用價(jià)值。

　　在傳感和檢測(cè)等應(yīng)用領(lǐng)域，往往需要激光器工作在恒定功率狀態(tài)，而半導(dǎo)體激光器是非線性器件，受溫度等影響較大，電路中電阻等元器件的老化也會(huì)改變半導(dǎo)體激光器的特性，因此需要補(bǔ)償各種因素產(chǎn)生的影響。而在發(fā)射閾值電流以上時(shí)，半導(dǎo)體激光器的發(fā)光功率與驅(qū)動(dòng)電流成線性關(guān)系，這使得通過控制驅(qū)動(dòng)電流來調(diào)整發(fā)光功率成為可能。

　電路工作原理分析

　　圖1所示為激光器自動(dòng)功率控制系統(tǒng)原理框圖，整體電路形成一個(gè)閉合環(huán)路，通過負(fù)反饋機(jī)制穩(wěn)定激光器的輸出功率。該驅(qū)動(dòng)電路由電壓比較器、電容充放電模塊、恒流源和反饋回路構(gòu)成，電容充放電模塊根據(jù)比較器輸出電壓的高低循環(huán)跳變來對(duì)電容進(jìn)行充放電，最終將其電壓值穩(wěn)定在某預(yù)設(shè)值，從而間接控制恒流源的輸入電壓，并進(jìn)一步控制激光器電流，恒流源直接驅(qū)動(dòng)LD激光器，它的輸入電壓和激光器驅(qū)動(dòng)電流成正比例關(guān)系。

　　圖1 激光器自動(dòng)功率控制系統(tǒng)原理圖

　　系統(tǒng)上電后，電壓比較器的正端設(shè)定正電壓值VSET，負(fù)端電壓假設(shè)為0，則比較器輸出的低電平致使電容充放電模塊對(duì)電容充電，隨著電容電壓的緩慢上升，恒流源的驅(qū)動(dòng)電流不斷升高，激光器輸出光強(qiáng)不斷升高，PIN探測(cè)電流變大，從而導(dǎo)致反饋回路輸出電壓升高，直至高過比較器正端電壓VSET后，比較器輸出由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，接著?zhí)行上述過程的反過程：電容放電、激光器功率減小，由此循環(huán)往復(fù)，最終穩(wěn)定激光器發(fā)光功率。