專利名稱：一種模擬激光二極管的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬激光二極管的電路，屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光二極管(LD)以其小型化、結(jié)構(gòu)簡單、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在 光信息存儲、激光冷卻或作為其他激光系統(tǒng)的泵浦光源等許多領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，然而 其輸出功率大小依賴于輸入電流的大小和環(huán)境溫度的穩(wěn)定。激光二極管的使用必須搭配相 應(yīng)的功率控制電路，對激光二極管的輸出功率進(jìn)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(shè)計(jì)過程中，通常經(jīng)過電路模擬獲得電路的可靠性，然后 再進(jìn)行實(shí)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(fā)射光功率與注入電流P-I曲線、瞬態(tài)響應(yīng)、小信號頻率響應(yīng)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(shè)條件下才能得到解析解，因而難以考慮 激光器及其相關(guān)電子電路的相互作用，得到的結(jié)論可能與實(shí)際情況相差較遠(yuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種模擬激光二極管的電路裝置，用于在電路模擬實(shí)驗(yàn)中 模擬激光二極管的作用。根據(jù)LD發(fā)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(shè)計(jì)一種電路裝置用來模擬激光二極管在電路中的作用。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種模擬激光二極管的電路，由閾值設(shè)定電路、電壓求差電路和電壓轉(zhuǎn)換電路構(gòu) 成；閾值設(shè)定電路由Ul和U2兩個運(yùn)算放大器構(gòu)成，Ul的正輸入端輸入來自可調(diào)電阻R15 和固定電阻R14分壓所得到的閾值電壓，Ul的負(fù)輸入端和輸出端經(jīng)過電阻R16連接構(gòu)成負(fù) 反饋電路，Ul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(fù)輸入端和輸出 端經(jīng)過可調(diào)電阻R17連接構(gòu)成負(fù)反饋，U2的輸出端將通過A端的電流轉(zhuǎn)化為電壓輸出；電 壓求差電路由4個運(yùn)算放大器U3、U4、U5和U6構(gòu)成，其中U3、U4和U5以及電阻R1-R7構(gòu) 成儀用放大電路，對輸入U(xiǎn)3和U4的電壓求的電壓差值，TO的正輸入端接地為0電位，負(fù)輸 入端和輸出端經(jīng)過可調(diào)電阻R9連接，構(gòu)成負(fù)反饋電路，U6的輸出端將TO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(zhuǎn)換電路由運(yùn)算放大器U7、U8以及 MOS三極管Ql和Q2構(gòu)成，其中U7的正輸入端接收來自U6的電壓輸入，負(fù)輸入端和輸出端 經(jīng)過Q2構(gòu)成負(fù)反饋。U8的正輸入端連接Q2的漏極，負(fù)輸入端和輸出端經(jīng)過電阻R13和Ql 連接，構(gòu)成負(fù)反饋電路；閾值設(shè)定電路的Ul輸出端連接到電壓求差電路U3的正輸入端，閾 值設(shè)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TO的輸 出端連接到電壓轉(zhuǎn)換電路的U7的正輸入端。
其中U1-U8的型號為AD8615高精度運(yùn)算放大器或AD8616或AD8618高精度運(yùn)算 放大器。
工作原理3
激光二極管在輸入電壓低于閾值電壓時不發(fā)光，當(dāng)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(guān)聯(lián)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(fā)明由閾值設(shè)定電路設(shè)定好閾值電壓，激光二極管的驅(qū)動電路經(jīng)過A端輸入的 電流在閾值設(shè)定電路內(nèi)被轉(zhuǎn)換成電壓；在電壓求差電路里，驅(qū)動電流轉(zhuǎn)換的電壓和閾值電 壓比較，當(dāng)?shù)陀陂撝惦妷簳r，電壓求差電路輸出0電位，當(dāng)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(zhuǎn)換電路內(nèi)被轉(zhuǎn)換成與其成正比的恒定電流輸 出，來模擬與激光二極管關(guān)聯(lián)的光電二極管的輸出電流。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
1、本發(fā)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(shè)計(jì)的電路的合理性。
2、本發(fā)明首次提出了一種在電路中通過電路元件來模擬光學(xué)器件的電路裝置，為 電路的模擬實(shí)驗(yàn)提出了新的解決思路。


圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明在電路中的應(yīng)用。
其中，101為閾值設(shè)定電路，102為電壓求差電路，103為電壓轉(zhuǎn)換電路，201為激光 二極管自動功率控制驅(qū)動電路，202為激光二極管模擬電路。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述。
實(shí)施例1:
一種模擬激光二極管的電路，如圖1和圖2所示，201為激光二極管自動功率控制 驅(qū)動電路，202為本發(fā)明的激光二極管模擬電路，激光二極管自動功率控制驅(qū)動電路201輸 出的驅(qū)動電流由激光二極管模擬電路202的A輸入端輸入到閾值設(shè)定電路101，根據(jù)電壓 求差電路102的設(shè)計(jì)原理，輸入電流轉(zhuǎn)換為對應(yīng)電壓與激光二極管的閾值電壓進(jìn)行比較， 并進(jìn)一步求出兩者的差值，由激光二極管模擬電路202的B輸出端輸出與差值電壓成正比 的恒定電流，作為激光二極管的功率輸出，同時反饋給激光二極管自動功率控制驅(qū)動電路 201，調(diào)整激光二極管自動功率控制驅(qū)動電路201的驅(qū)動電流輸出。
其中U1-U8的型號為AD8615高精度運(yùn)算放大器。
實(shí)施例2 電路結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，差別在于，U1-U8的型號為AD8616高精度運(yùn) 算放大器。
實(shí)施例3 電路結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，差別在于，U1-U8的型號為AD8618高精度運(yùn) 算放大器。
權(quán)利要求
1.一種模擬激光二極管的電路，其特征在于，由閾值設(shè)定電路、電壓求差電路和電壓轉(zhuǎn) 換電路構(gòu)成；閾值設(shè)定電路由Ul和U2兩個運(yùn)算放大器構(gòu)成，Ul的正輸入端輸入來自可調(diào) 電阻R15和固定電阻R14分壓所得到的閾值電壓，Ul的負(fù)輸入端和輸出端經(jīng)過電阻R16連 接構(gòu)成負(fù)反饋電路，Ul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(fù)輸 入端和輸出端經(jīng)過可調(diào)電阻R17連接構(gòu)成負(fù)反饋，U2的輸出端將通過A端的電流轉(zhuǎn)化為電 壓輸出；電壓求差電路由4個運(yùn)算放大器U3、U4、TO和TO構(gòu)成，其中U3、U4和U5以及電阻 R1-R7構(gòu)成儀用放大電路，對輸入U(xiǎn)3和U4的電壓求的電壓差值，TO的正輸入端接地為0電 位，負(fù)輸入端和輸出端經(jīng)過可調(diào)電阻R9連接，構(gòu)成負(fù)反饋電路，TO的輸出端將TO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(zhuǎn)換電路由運(yùn)算放大器U7、U8 以及MOS三極管Ql和Q2構(gòu)成，其中U7的正輸入端接收來自U6的電壓輸入，負(fù)輸入端和輸 出端經(jīng)過Q2構(gòu)成負(fù)反饋。U8的正輸入端連接Q2的漏極，負(fù)輸入端和輸出端經(jīng)過電阻R13 和Ql連接，構(gòu)成負(fù)反饋電路；閾值設(shè)定電路的Ul輸出端連接到電壓求差電路U3的正輸入 端，閾值設(shè)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TO 的輸出端連接到電壓轉(zhuǎn)換電路的U7的正輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種模擬激光二極管的電路，其特征在于，運(yùn)算放大器 型號為AD8615高精度運(yùn)算放大器或AD8616或AD8618高精度運(yùn)算放大器。
全文摘要
一種模擬激光二極管的電路，屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域。包括閾值設(shè)定電路、電壓求差電路和電壓轉(zhuǎn)換電路三個部分，閾值設(shè)定電路用來設(shè)定激光二極管的閾值，電壓求差電路對激光二極管的輸入電壓和閾值求差值，電壓轉(zhuǎn)換電路求差得到的電壓轉(zhuǎn)換為和電壓大小成比例的恒定電流輸出。
文檔編號H01S5/00GK102044841SQ20101053586
公開日2011年5月4日 申請日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者張颯颯, 徐海泉 申請人:山東大學(xué)