高平均功率LID脉冲电流源

LD（激光二极管）脉冲电流源是为DPL（二极管泵浦激光器）中LD进行脉冲供电的驱动电源。要求提供稳定的脉冲电流，电流脉冲顶部平坦，有良好的保护性能，可靠性高，并能与DPL激光系统在体积、信号控制特性、交流供电要求等方面有良好的匹配。在相关的应用工程中，要求其脉冲电流幅度120A，脉冲占空比15％，负载阻抗2．5Ω，脉冲峰值功率36kW，平均输出功率5．4kW。     

半导体激光器用电流源的设计

半导体激光器(LD)是一种电流注入式电致发光器件，其工作特性和使用寿命主要取决于驱动电流源的性能优劣。本文作者设计了一种用于中、小功率LD的新型电流源，它的工作原理是电压／电流转换、电流放大和电流负反馈。输出电流在0～3Ａ范围内可连续调节，当电流分别为2A和3A时，连续5小时内的电流变化量均小于1mA，相应的电流稳定度分别为5.0×10-4和3.3×10-4。另外，该电源还具有抗击浪涌击穿、断电保护和过流保护等多种功能。与以往的电源相比，该电流源具有原理简单、稳定性好等优点，在教学、科研和生产中有很好的应用前景。     

一种高稳定半导体激光器驱动电源的设计与分析

设计了一种高稳定半导体激光器驱动恒流电源,分析和讨论了集成运放负反馈型恒流源的负载、温度特性以及稳定精度。给出了LD注入电流稳定度的测量结果,LD注入电流稳定度可达10^-6,用稳定的激光器观察了充有约1．3kPa缓冲气体的自然铷的D2吸收谱线。此外,该电源还具有抗击浪涌击穿、断电保护和过流保护等多种功能。     

全砖激光驱动电源模块的研制

随着半导体制造工艺的进步以及半导体激光器应用领域的拓展,目前半导体激光器对大功率,小型化驱动电源的需求越来越迫切,推动着驱动电源朝着更高功率密度、模块化的方向发展。基于BUCK电路设计了一款全砖激光驱动电源模块,电源模块整机尺寸为116.8 mm×61 mm×12.7 mm,最大输出电流12 A,最大自适应输出电压为50 V,电流纹波峰峰值小于35 mA,电流稳定度达到了0.067%。同时驱动电源模块设计有过流保护电路,保证了激光器负载可靠安全工作,目前也已在某项目中成功应用。     

室温连续中红外量子级联激光器驱动电源的研制

为了满足中红外波长调制光谱技术中室温连续中红外量子级联激光器的驱动要求,设计并研制了一种量子级联激光器驱动电源系统.首先,设计了直接数字合成模块来产生直流、锯齿波和正弦波的叠加驱动信号以调谐激光器的电流,进而调制其输出波长;其次,设计了高速(约40ns)过流保护电路,配合电压深度负反馈原理,保证激光器工作的可靠性,提高激光器电流的稳定度;再次,将比例-积分-微分软件算法与温度模拟控制电路相结合,在简化电路结构的同时,有效地控制和稳定激光器的温度,防止因温度变化造成激光器输出波长的漂移和发光功率的波动.利用该驱动电源系统对中科院半导体所研制的中心波长为4.76μm的量子级联激光器做驱动测试,结果表明:驱动电源系统电流调节的线性度为0.0068%,驱动电源的长期(240h)电流稳定度为4.99×10-5,量子级联激光器的光强稳定度为5.07×10-4,控温稳定性为0.01℃,温度稳定时间为17s;当量子级联激光器的驱动电流为330mA,温度为21℃时,在240h内峰值波长的漂移为±0.02nm.     

大功率半导体激光器驱动电源保护电路设计

大功率半导体激光器驱动电源的关键是保护电路的设计。通过双限流电路和浪涌强制吸收或隔离保护电路的设计,解决了大功率半导体激光器驱动电源常见的浪涌冲击和电流恒定的难题。实验结果表明电流输出稳定度达到0．04％,浪涌被很好地抑制。     

高稳定输出功率的全固态激光器

介绍了一种高稳定性输出功率的连续LD抽运Nd∶YVO₄全固态532 nm激光器,输出功率为144 mW,采用LD抽运Nd∶YVO₄晶体,KTP晶体腔内倍频方式工作。该激光器采用热电制冷器(TEC)实现对LD、KTP晶体的高精度温控,其温控精度达到±0.1 ℃。建立了LD电流与输出功率的非线性曲线,通过硅光电池检测激光输出功率实现激光功率实时光反馈,采用阈值式PI控制算法进一步降低稳态误差,通过对抽运驱动电流实施反馈控制获得了波动小于±1%的长时间高稳定功率输出。     

大电流恒功率放电技术在大功率DPL中的应用

针对大功率激光二极管泵浦固体激光器(DPL)对大功率驱动电源的特殊要求,设计了一种大电流恒功率放电及驱动控制电路。将该电路与现有的充电和过流保护电路组成一套完整的激光二极管阵列驱动电源,并应用于基于大功率激光二极管阵列的DPL系统中。该驱动电源可为DPL系统提供频率为20 Hz,脉冲宽度为230 s,200 A以上的驱动电流,这将对多种以DPL为基础的激光武器系统产生重要的实际应用价值。     

分布反馈量子级联激光器脉冲驱动电源的研制

为了满足中红外一氧化碳检测中分布反馈量子级联激光器的驱动要求,设计并实现了一种专用型脉冲驱动电源.首先,研制了高稳定的供电系统和完善的保护系统,显著提高了驱动脉冲的质量并保证了电源工作的可靠性;其次,依据"多级隔离"的思想设计了电源各功能电路,很大程度上提高了驱动电源的抗干扰能力;同时,将深度电压负反馈与比例-积分-微分控制算法相结合,有效提高了输出电流的稳定度.利用该驱动电源对中科院半导体所研制的波长为4.76μm的分布反馈量子级联激光器做了驱动测试.实验结果表明,在长时间(200h)运行中,系统驱动电流的稳定度为2.5×10-5,线性度为0.004%,满足分布反馈量子级联激光器的驱动要求,为中红外一氧化碳的可靠检测提供了保障.     

脉冲LD泵浦电光调Q深紫外激光器

研制了千赫兹213 nm深紫外全固态激光器。激光器采用脉冲LD侧面泵浦方式和电光调Q技术,实现了10瓦级基频光的稳定输出。利用多次倍频技术,实现了稳定的213 nm深紫外激光输出。当LD泵浦电流为80 A时,213 nm激光输出的最大平均功率达到了151 m W,激光器重复频率为1 k Hz,激光脉冲宽度为10ns,功率不稳定度为3%。同时,对激光在非线性晶体中的偏振匹配和不同重复频率条件下的激光器运转特性进行了分析。     

大电流纳秒级脉宽激光二极管驱动电路的设计

脉冲激光雷达探测的性能直接与激光束的质量和能量有关,而激光驱动电路则直接决定了脉冲激光的功率和脉冲宽度。基于半导体激光雷达探测系统的要求,设计出应用于激光雷达发射系统的大电流纳秒级脉冲半导体激光二极管的驱动电路。介绍了电路的系统结构和驱动级电路的模型及其理论分析,推导其电流数学模型计算公式,并对关键器件的选择进行了总结;运用SPICE仿真程序对驱动电路进行了仿真。制作了印刷电路板,得到峰值电流25A,脉宽15ns的脉冲电流,满足设计要求。     

调Q二极管泵浦固体激光器激光脉冲高频噪声的检测

为了研究调Q二极管泵浦固体激光器（DPL）激光脉冲输出的稳定性,利用电路网孔法对传统硅光电二极管探测电路进行了分析,发现传统的探测电路无法检测到激光脉冲中多纵模所引起的高频噪声信号(在腔长小于10cm的短谐振腔中其频率通常为1～2GHz)。根据分析结果,改良了硅光电二极管探测电路,利用高速采样示波器采集到了调Q DPL激光脉冲中(1～2)GHz的高频噪声信号。     

脉冲半导体激光器电源电路分析

直接调制的大电流窄脉宽驱动电源是脉冲半导体激光器获得高峰值功率输出的重要保证。建立了脉冲半导体激光器驱动电源的等效电路及其LRC回路模型，对线性常系数二阶齐次微分方程的分析解进行了分析，并与实验结果做了比较。结果显示，当电源主要参数满足R≥2√L/C关系时，可获得较为理想的非振荡放电过程，实测脉冲波形及其特性与计算结果相符合。     

Experiment Research on a Highly Stable LD-pumped Solid State Laser

In high power laser systems, the stability of the seed laser is vitally important. This paper presents the work on the design and manufacture of a highly stable LD pumped solid state seed laser which has the advantages of being all solid state, compact, easy to manufacture and low cost. The laser was composed of two parts. One was an LD pumped 0.5 mm thin Nd: YLF laser system in which the instability was around±6% (3σ). The other was a close-looped laser power control system using external cavity power feedback. Using an electro-optic modulator, a 1×2 optical fiber splitter and a signal processing circuit, we successfully realized the highly stable LD pumped Nd: YLF laser in which the instability of laser output power was lower than±0.2 %/hour (3σ). A digital PID (Proportion, Integration and Differentiation) control method was used with a control frequency of 40 kHz. The 3 mW of highly stable laser power through the optical fiber was obtained.     

Experiment Research on a Highly Stable LD-pumped Solid State Laser

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｉｎｈｉｇｈｐｏｗｅｒｌａｓｅｒｓｙｓｔｅｍｈｉｇｈｌｙｓｔａｂｌｅｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｌａｓｅｒｉｓｖｉｔａｌｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔ.Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｄｕｅｔｏｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＬＤｐｕｍｐｓｏｕｒｃｅａｎｄｔｈｅｌｅｎｇｔｈｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｏｆｌａｓｅｒｒｅｓｏｎａｎｔｃａｖｉｔｉｅｓＬＤ ｐｕｍｐｅｄｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｌａｓｅｒｓｈａｖｅｐｏｗｅｒｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆａｒｏｕｎｄ± 10 % .Ｗｉｔｈａｍｏ…     

干涉测量用半导体激光器驱动电源

设计了一种可调制的高稳定度半导体激光器驱动电路。该电路的直流稳定度高达1.5×10-5，输出电流在0～200mA内连续可调，长时间工作（12h以上）电流变化小于1μA；在直流基础上注入100kHz～300kHz的调制电流，其调制深度为0～100mA连续可调，可实现在激光干涉测量中对光波频率和光波强度的调制。将该电路驱动的光栅外腔半导体激光器和辅助温度控制电路应用于光干涉测量技术中，得到了功率稳定、波长单一的激光输出，解决了激光器的跳模现象，完成了对远距离微小振动（纳米量级）的测量。