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一种小功率高稳定半导体激光器可调驱动电源

2013-06-02 00:30
棒棒书香
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  由于半导体激光器对电源的输出有更为严格的要求,传统的恒流源在应用于半导体激光器的时候有许多需要改进的地方。文中描述了一种用于驱动在医疗器械中所使用的小功率半导体激光器的新型电源的设计方法。

  半导体激光器不仅具有体积小、质量轻、转换效率高、省电、能直接调制等优点,而且半导体激光器的制造工艺与半导体电子器件和集成电路的生产工艺兼容,便于与其他器件实现单片光电子集成,因此已经在科研、工业、军事、医疗等领域得到了Et益广泛的应用。在正常条件下使用的半导体激光器有很长的工作寿命,然而,半导体激光器如果在不适当的工作或存放条件下,会造成性能的急剧恶化乃至失效。在医疗器械中使用的半导体激光器,由于对输出功率更是有着比较严格的要求,为其设计一款精度较高、性能可靠、经济、耐用的驱动电源就显得尤为重要。

  1、半导体激光器转移特性

  半导体激光二极管的结构如图1所示。从原理上来讲,在工作物质一定的情况下,半导体激光器输出的激光频率应当与谐振腔长度和激励源的强度有关,换句话说,半导体激光器的输出频率取决于PN结的温度和注人电流的大小。

        图1 半导体激光器结构

        另外,由于半导体PN结相当脆弱,稍有电流冲击就会造成损害。所以在具体使用半导体激光器时,我们对其供电电路和调制电路的要求相当严格。

        半导体激光器的发光特性如图2所示。从图中可以看出,在一定温度下,当驱动电流低于阈值电流时,激光器输出光功率P近似为零,半导体激光器只能发荧光,驱动电流高于劂值时输出激光,并且光输出功率随着驱动电流的增大而迅速增加并呈线性关系。在实际应用中必须对激光二极管提出两个要求,一是较低的门限电流;二是稳定的P一,曲线。我们用异质结来代替同质结就可以将门限电流降低两个数量级,而对于稳定性问题目前只有通过外加恒温和光反馈等来加以改善。对一般的半导体激光器来说,激光二极管是正向结法,光电二极管是反向结法。受光后转换的光电流在电阻上以电压形式反映出射光功率的大小,添加控制电路就可以达到控制发光功率的目的。

  图2 发光特性

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