[發明專利]一種面向信息技術領域應用的半導體激光器小型驅動電路

在審

• 申請號: 201811284856.0
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109256674A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 袁洪;張巖;申東婭;劉志俁;任文平
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種針對信息型半導體激光器的小型驅動電路，其特征在于，包括：恒流控制模塊、恒溫控制模塊；所述恒流控制模塊包括：差分放大電路，反饋驅動電路，緩啟動電路，PID控制器和激光二極管；恒溫控制模塊包括：差分放大電路，恒溫控制芯片，熱敏電阻和全橋驅動電路。本發明通過采用模數雙閉環控制系統和全橋驅動電路，可快速，精確，穩定地驅動激光器，并能滿足激光器內部溫度穩定的要求。

技術領域

本發明涉及半導體激光器技術領域，尤其涉及一種半導體激光器小型驅動電路。。

背景技術

信息型半導體激光器作為優秀的非接觸式信息源，已經體現出其強大的市場競爭力。半導體激光器對工作條件要求嚴格，工作電流以及管芯溫度是影響中心波長變化的主要因素。現有的驅動研究主要針對大功率半導體激光器，對小功率的信息型半導體激光器的驅動研究尚存不足。

通常半導體激光器一般采用注入式電流驅動。激光器的驅動電源應該具有低噪聲和高穩定的特性。激光器本身的輸出噪聲，波長變化，環境溫度變化都會引起電源的不穩定。所以，驅動源必須與使用的激光器相匹配。

激光器恒流工作方式中，通過電學反饋控制回路，直接提供驅動電流有效的電平大小，并獲得最低的電流偏差與最高的輸出穩定性。再配合激光器的溫度控制，可以產生更好的效果。

對于信息型激光器，該方案存在控制精度低，響應速度不足，體積較大，小電壓識別不足的問題。當經典驅動方案應用于信息型半導體激光器驅動時，會出現如輸出電壓損耗和啟動波形不佳等問題。方案中的經典恒流驅動使用單獨的運算放大器作為差分輸入級，該電路在應用于信息型激光器驅動中，會受到器件本身的線性誤差、內部噪聲的影響，存在對小電壓識別不足的問題。所以，目前對于信息型半導體激光器的驅動尚存不足。

發明內容

本發明的目的在于提出一種半導體激光器小型驅動電路，本發明改進了現有的驅動電路，相比于現有驅動電路滿足控制精度、響應速度和溫度穩定性時，提升了小電壓識別的精度以及減小了驅動電路體積，更適合信息技術領域中半導體激光器的驅動。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種半導體激光器小型驅動電路，其特征在于，包括：恒流控制模塊和恒溫控制模塊；

所述恒流控制模塊包括：差分放大電路（一），反饋驅動電路，緩啟動電路，PID控制器和激光二極管。所述激光二極管集成于激光器內部，所述差分放大電路將系統預設電壓與所述激光二極管的驅動電流進行比較后產生偏差電壓，并將所述偏差電壓進行放大，通過所述反饋驅動電路控制場效應管對所述激光二極管進行電流驅動。通過所述PID控制器調節恒流控制的動態平衡時間，通過所述緩啟動電路對所述激光二極管進行保護。

所述恒溫控制模塊包括：差分放大電路（二），恒溫控制芯片，熱敏電阻和全橋驅動電路。所述熱敏電阻集成于所述激光器中，通過差分放大電路將所述熱敏電阻產生的電壓與系統預設電壓進行比較后產生偏差電壓，并將所述偏差電壓進行放大。通過與恒溫控制芯片的連接，所述全橋驅動電路的輸出端與激光器中半導體制冷器連接，控制所述半導體激光器內的溫度以穩定輸出。

所述熱敏電阻為負溫度系數熱敏電阻。

所述差分放大電路（一）由儀表放大器以及外部的外圍電路組成。

所述差分放大電路（二）由儀表放大器，所述恒溫控制芯片內部放大器以及外部的外圍電路組成。

所述全橋驅動電路由MOSFET場效應管組成。

所述反饋驅動電路由所述差分放大器及MOSFET場效應管組成。

所述緩啟動電路由LC濾波網絡、晶體三極管及電感磁珠組成。