[發明專利]一種模擬激光二極管的電路

無效

• 申請號: 201010535866.4
• 申請日: 2010-11-09
• 公開（公告）號: CN102044841A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 張颯颯;徐海泉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01S5/00
• 分類號: H01S5/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術領域：

本發明涉及一種模擬激光二極管的電路，屬于電子電路技術領域。

背景技術：

隨著激光技術的發展，激光二極管(LD)以其小型化、結構簡單、壽命長等優點，在光信息存儲、激光冷卻或作為其他激光系統的泵浦光源等許多領域有著重要的應用，然而其輸出功率大小依賴于輸入電流的大小和環境溫度的穩定。激光二極管的使用必須搭配相應的功率控制電路，對激光二極管的輸出功率進行控制，以防止由于功率的增大損壞激光二極管。在激光二極管控制電路的設計過程中，通常經過電路模擬獲得電路的可靠性，然后再進行實際的操作。激光二極管在電路中的模擬通常的方法是通過求解LD速率方程獲得I-V特性、發射光功率與注入電流P-I曲線、瞬態響應、小信號頻率響應以及非線性特性等，但這種方法演算過程繁雜冗長，往往要在很多假設條件下才能得到解析解，因而難以考慮激光器及其相關電子電路的相互作用，得到的結論可能與實際情況相差較遠。

發明內容：

本發明的目的在于設計一種模擬激光二極管的電路裝置，用于在電路模擬實驗中模擬激光二極管的作用。根據LD發射光功率與注入電流P-I曲線，可以將激光器等效成一個電路，設計一種電路裝置用來模擬激光二極管在電路中的作用。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種模擬激光二極管的電路，由閾值設定電路、電壓求差電路和電壓轉換電路構成；閾值設定電路由U1和U2兩個運算放大器構成，U1的正輸入端輸入來自可調電阻R15和固定電阻R14分壓所得到的閾值電壓，U1的負輸入端和輸出端經過電阻R16連接構成負反饋電路，U1的輸出端輸出所需的閾值電壓；U2的正輸入端接地為0電位，負輸入端和輸出端經過可調電阻R17連接構成負反饋，U2的輸出端將通過A端的電流轉化為電壓輸出；電壓求差電路由4個運算放大器U3、U4、U5和U6構成，其中U3、U4和U5以及電阻R1-R7構成儀用放大電路，對輸入U3和U4的電壓求的電壓差值，U6的正輸入端接地為0電位，負輸入端和輸出端經過可調電阻R9連接，構成負反饋電路，U6的輸出端將U5的輸出電壓按比例的放大輸出，放大比例由R9和R8的比值確定；電壓轉換電路由運算放大器U7、U8以及MOS三極管Q1和Q2構成，其中U7的正輸入端接收來自U6的電壓輸入，負輸入端和輸出端經過Q2構成負反饋。U8的正輸入端連接Q2的漏極，負輸入端和輸出端經過電阻R13和Q1連接，構成負反饋電路；閾值設定電路的U1輸出端連接到電壓求差電路U3的正輸入端，閾值設定電路的U2的輸出端連接到電壓求差電路的U4的正輸入端，電壓求差電路的U6的輸出端連接到電壓轉換電路的U7的正輸入端。

其中U1-U8的型號為AD8615高精度運算放大器或AD8616或AD8618高精度運算放大器。

工作原理：

激光二極管在輸入電壓低于閾值電壓時不發光，當電壓超過閾值電壓后輸出功率和電壓近似成正比。激光二極管的功率輸出由關聯光電二極管采集，同時光電二極管輸出和激光二極管功率成比例的恒定電流。

本發明由閾值設定電路設定好閾值電壓，激光二極管的驅動電路經過A端輸入的電流在閾值設定電路內被轉換成電壓；在電壓求差電路里，驅動電流轉換的電壓和閾值電壓比較，當低于閾值電壓時，電壓求差電路輸出0電位，當高于閾值電壓時，電壓求差電路輸出差值，電壓求差電路輸出的電壓在電壓轉換電路內被轉換成與其成正比的恒定電流輸出，來模擬與激光二極管關聯的光電二極管的輸出電流。

本發明的優點：

1、本發明通過常用的電路元件來模擬激光二極管，極大的方便了含有激光二極管的電路的模擬分析，可以更快速的判斷所設計的電路的合理性。

2、本發明首次提出了一種在電路中通過電路元件來模擬光學器件的電路裝置，為電路的模擬實驗提出了新的解決思路。

附圖說明：

圖1是本發明的電路結構圖。

圖2是本發明在電路中的應用。

其中，101為閾值設定電路，102為電壓求差電路，103為電壓轉換電路，201為激光二極管自動功率控制驅動電路，202為激光二極管模擬電路。

具體實施方式：

以下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述。

實施例1：