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大功率半导体激光器电源的研究

导读: 激光技术是20世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一。用半导体激光二极管泵浦的固体激光器是新世纪的主要发展方向。

  引言

  激光技术是20世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一。用半导体激光二极管泵浦的固体激光器是新世纪的主要发展方向,它的体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长,是目前发展最为迅速的极理想的泵浦光源。

  由于半导体激光器驱动电源设计得不合理,导致激光器在使用中被电流击穿的事件经常发生,造成了工作延误和经济损失。在半导体激光器的应用范围越来越广泛的同时,半导体激光器驱动电源的需求量也越来越大,对其性能、工艺、可靠性的要求也越来越高。驱动电源的性能不良或保护措施不当,很容易损坏激光器。以前在半导体激光器电源中,保护措施比较复杂,从电源电路的设计考虑不易推广。国外的一些指标较高的电源采用了比较完善的保护技术,但其性能价格比较高。由于大功率半导体激光器的价格目前普遍较高,因而如何保护半导体激光器、延长半导体激光器的寿命是研制大功率半导体激光器驱动电源的重要问题。

  1半导体激光器的工作原理

  半导体激光器产生激光的机理,必须建立特定激光能态间的粒子数反转,并有合适的光学谐振腔。半导体激光器与气体或其他类型的固体激光器不同,后两者的辐射跃迁是发生于空间上分开的孤立激发态原子的分立能级之间。由孤立原子之间的跃迁所产生的自发辐射,光谱范围非常窄,但在半导体中,由于能带的交叠,光谱范围很宽,因此半导体的光学增益系数很高,这样光学谐振腔就可以做得比其他类型的激光器短的多。

  2 半导体激光器电源的研究

  2.1 供电模块

  本模块的基本工作就是将给其他各个模块提供相应的直流或交流输入,基本电路图如图1所示。

基本供电模块

  输入是220V AC,输出是多组低压交流电20V DC,整个变压器的功率小于20W,这样设计是因为虽然半导体激光器的功率只有1W左右,但其他各个模块,特别是信号发生模块和监控反馈模块有一些颇为消耗功率的元件。

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