[發明專利]數字式半導體激光器恒流驅動器

無效

• 申請號: 200910066769.2
• 申請日: 2009-04-07
• 公開（公告）號: CN101540476A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 汝玉星;單江東;吳戈;田小建
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042;G05B19/042
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 王恩遠

技術領域

本發明屬于電子設備的技術領域，特別涉及一種用于半導體激光器的驅動電源。?

背景技術

隨著科學技術日新月異的飛速發展，半導體激光技術已經在國民經濟和國防建設等各個領域得到越來越廣泛的應用。與其它激光器相比，半導體激光器具有一些無法比擬的特性，比如半導體激光器可采用2-3伏特電壓激發，而常見的氦-氖激光器，則需要用高壓1500伏特激發，因此相比之下半導體激光器的激勵方式要安全得多，并且效率比普通激光器高數十倍。在一些測量儀器中，選用半導體激光器照明，能滿足單色性好，相干性好，光束準直精度高等要求。另外，在遠距離通訊，激光雷達，數字信號處理，激光測距，全息應用，醫學治療等方面半導體激光器都有著極其廣泛的應用。?

在實際應用中，要求激光器應具有最低的電噪聲和最高的穩定性，因為驅動電流的波動不僅會引起激光器的激光強度噪聲，還會造成輸出波長光譜線寬的展寬。因此半導體激光器的驅動電源在激光器的實際應用中有重要影響，考慮到半導體激光器的工作特點，驅動器應該具有以下一些特點：?

第一，驅動器要能對激光器提供兩種基本的驅動方式。當要求穩定激光器的工作電流時，驅動器要提供恒流驅動方式；當要求穩定激光器的光功率時，驅動器要提供恒功率驅動方式。?

第二，驅動器提供的輸出電流要足夠穩定，因為微小的電流變化將會導致光功率輸出的極大變化和器件參數(如激射波長，噪聲性能，模式跳動)的變化，這些變化直接危及器件的安全使用。?

第三，驅動器要有足夠的保護措施來保證激光器的正常、安全工作，因為一些電學瞬變工程，如電源的瞬間啟動、電源的電涌、AC電路的輻射、使用者本人產生的靜電放電和非接地的烙鐵等，都會引起激光器的性能變差，甚至損壞器件。因此在驅動器中加入限流保護、上電沖擊保護、延時軟啟動保護等保護方案?是非常必要的。?

由于半導體激光器驅動器有著以上種種重要特點，因此對激光器驅動器的開發和改進有著重要的應用價值，而基于單片機控制的激光電源的研究對于提高控制精度，擴展功能，方便電路的升級換代等方面都有著重要的意義。?

以前對大功率激光器往往采用冰水循環方式制冷，通過調節熱沉中循環管道內冰水的流量來達到溫控的目的。這種控制方法精度不高，使用也不方便。本發明中采用半導體制冷器(TEC，Thermoelectric?Cooler)對激光器進行制冷和溫控。半導體制冷器是一種固體制冷方式，與通常壓縮機制冷系統相比，其優點是沒有機械轉動部分，無需制冷劑，無噪聲、無污染、體積小，可小型、微型化，可靠性高，壽命長，可電流反向加熱，易于恒溫，現在普遍用于半導體激光器的制冷系統中。?

目前國內外已有類似產品，如：?

武漢中杰科技有限公司生產的LP200半導體激光電源，主要參數如下：?

輸出功率(W)??????1～400?

輸出電壓(V)??????2～24?

輸出電流(A)??????0～70A?

電流調整率???????≤0.1％?

負載調整率???????≤0.1％?

紋波及噪聲(mA)???≤50％?

電流顯示精度(A)??±0.1?

美國Wavelength公司生產的MPL2500激光二極管驅動器，主要參數如下：?

最大輸出電流：2.5A?

供電電壓：+12V～+15V?

24小時穩定度：＜75ppm?

24小時功率穩定度：＜0.02％?

模擬調制帶寬：1.4kHz?

恒流、恒功率工作模式?

電流限制、軟啟動、延時等保護功能?

但是，上述的產品也只有產品性能的介紹，而沒有見到具體結構的公開。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是，以單片機為核心，實現數字化控制以及在系統可編程，可以為大功率半導體激光器提供電流驅動，通過負反饋技術實現恒流和恒功率兩種驅動模式，并采用延時軟啟動電路對激光器進行保護，以延長激光器的壽命。?

上述的目的通過以下的技術方案實現：?

一種數字式半導體激光器恒流驅動器，結構有前面板1、中央處理器2、按鈕輸入電路3、LED指示燈輸出電路4、串口通信電路5、A/D轉換電路6、D/A轉換電路7、功率反饋電路8、電流反饋電路9、延時軟啟動電路10、電流輸出電路11和顯示模塊12組成。?