專利名稱：連續(xù)可調節(jié)小功率半導體激光器驅動源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種小功率半導體激光器驅動電源，具體是一種用于測試和測量的小 功率半導體激光器驅動的恒流源。
背景技術：
半導體激光器是一種電致發(fā)光器件，輸出光功率低于IOmW的小功率半導體激光 器在測試、測量、光通訊和光譜分析等領域應用越來越廣泛。當穩(wěn)定的電流輸入半導體激光 器時，它會發(fā)出一定波長的激光。半導體激光器輸出光會因驅動電源輸入電流不穩(wěn)定而導 致其輸出波長不穩(wěn)定，尤其是當電源突然開啟或突然關閉時，因電流突變使得半導體激光 器承受很大的正向或反向電流梯度，而造成半導體激光器的損壞。通常半導體激光器不穩(wěn) 定甚至損壞的原因主要來自電源驅動系統(tǒng)，所以半導體激光器要求輸入的電流穩(wěn)定、可靠、 抗干擾能力強、還要求當電源突然開啟或突然關閉時，能避免半導體激光器因驅動電流突 變而損壞。另外用于測試、測量的半導體激光光源對輸出波長、線寬等也具有明確的要求， 而半導體激光器輸出波長、線寬等與驅動電流的大小、驅動電流的穩(wěn)定性和工作溫度等有 著直接關系，因此具有驅動電流連續(xù)可調特性的高穩(wěn)定驅動源一直是人們急需解決的關鍵 技術?，F(xiàn)有的半導體激光器驅動源，部分解決了系統(tǒng)的抗干擾問題，但對因驅動電流突變而 造成的半導體激光器損壞，并沒有很好的解決方案。對于限流保護、反向保護以及輸出電流 連續(xù)穩(wěn)定可調節(jié)等的解決方案也還一直處于研究中。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于小功率半導體激光器 的恒流驅動源裝置，為小功率半導體激光器提供連續(xù)可調、穩(wěn)定、可靠、抗干擾能力強的恒 定驅動電流。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種連續(xù)可調節(jié)小功率半導體激光器驅動源裝置，特點在于其構成包括一臺直流供電電壓源的正極接線性穩(wěn)壓模塊的輸入端，該直流供電電壓的負極接 地，所述的線性穩(wěn)壓模塊的正極輸出端與接地端共同作為本驅動源裝置的線性穩(wěn)壓供電電 源；所述的線性穩(wěn)壓模塊的正極與充電電阻和充電電容組成充放電回路，再加上調整 管組成供電延時電路；充電電阻的一端與所述的線性穩(wěn)壓模塊的正極輸出端和調整管的集 電極相連，充電電阻的另一端接所述的調整管的基極和充電電容的正極，充電電容的負極 端接地，調整管的發(fā)射級作為具有延時特性的供電電源的正極端；依次連接的第二電阻、可調電位器和第三電阻組成驅動源驅動電流調節(jié)采樣回路 和最大、最小電流限流保護回路，所述的第二電阻的另一端接所述的調整管的發(fā)射級，所述 的第三電阻的另一端接地，驅動源驅動電流的采樣電壓經可調電位器的滑動端輸入電流放 大與穩(wěn)流電路的控制端；
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所述的電流放大與穩(wěn)流電路的正極性輸出端與半導體激光器的反向端、保護二極 管正向端和保護電容的一端連成節(jié)點，所述的半導體激光器正向端、保護二極管反向端和 保護電容的另一端與所述的調整管的發(fā)射級、第二電阻的一端共節(jié)點，所述的電流放大與 穩(wěn)流電路的另一端接地。所述的電流放大與穩(wěn)流電路的構成是可調電位器的滑動端經限流電阻與運算放 大器正極性輸入端和第三電容的一端共節(jié)點，該第三電容的另一端接地，所述的運算放大 器的負極性輸入端與第四電容和第五電阻的一端相連，該第四電容和第五電阻的另一端與 所述的運算放大器的輸出端和第六電阻的節(jié)點相連，該第六電阻的另一端連接功率放大管 的基極和濾波電容的正極形成的節(jié)點相連，該濾波電容另一端接地，所述的功率放大管的 集電極為電流放大與穩(wěn)流電路正極性輸出端，該正極性輸出端連接所述的半導體激光器反 向端、保護二極管正向端和保護保護電容的一端，向所述的半導體激光器注入穩(wěn)定的恒定 的驅動電流，所述的功率放大管的發(fā)射極經第七電阻接地，該功率放大管的發(fā)射極還與所 述的運算放大器的負級性輸入端相連。與現(xiàn)有相關技術相比，本發(fā)明特點和技術效果如下1、可以連續(xù)向小功率半導體激光器的輸出穩(wěn)定、可靠、抗干擾能力強的恒定電流。 線性穩(wěn)壓供電電源與充電電阻和充電電容組成充放電回路，再加上調整管組成供電延時電 路，可以使線性穩(wěn)壓供電電源突然開啟時的輸出電流緩慢上升，突然關閉時輸出電流緩慢 下降，避免半導體激光器因電流突變而損壞。2、另外由第六電阻、第七電阻、濾波電容和功率放大管組成的電路具有二次濾波 功能，可以減少驅動源穩(wěn)定工作過程中電磁干擾提高輸出電流抗干擾性能。第二電阻、第三 電阻和可調節(jié)電位器組成驅動源驅動電流調節(jié)采樣回路和最大、最小電流限流保護回路， 一方面可以通過連續(xù)調節(jié)電位器的滑動端的位置來實現(xiàn)采樣信號的連續(xù)調節(jié)變化，從而可 使本驅動源輸出電流連續(xù)可調。另一方面，可以通過改變第二電阻和第三電阻的阻值來實 現(xiàn)所述的限制電位器上分配的電壓最大、最小值，從而限制了采樣信號的最大、最小電壓 值，達到了驅動源輸出電流最大、最小限流的保護功能。3、實驗表明，本發(fā)明連續(xù)可調節(jié)小功率半導體激光器驅動裝置可根據(jù)需要在 IOmA IOOmA之間連續(xù)調節(jié)輸出電流，在IOmA IOOmA輸出范圍內電流紋波峰峰值不大于 0. 5%。
圖1為本發(fā)明連續(xù)可調節(jié)小功率半導體激光器驅動裝置電路示意2是本發(fā)明中電流放大及穩(wěn)流電路示意圖
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明，但不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。先請參閱圖1，圖1為本發(fā)明連續(xù)可調節(jié)小功率半導體激光器驅動裝置電路示意 圖，由圖可見，本發(fā)明連續(xù)可調節(jié)小功率半導體激光器驅動裝置的構成包括一臺直流供電 電壓源VCCl的正極1接線性穩(wěn)壓模塊Ul的輸入端，該直流供電電壓源VCCl的負極接地2，所述的線性穩(wěn)壓模塊Ul的正極輸出端與接地端共同作為本驅動源裝置的線性穩(wěn)壓供電電 源；所述的線性穩(wěn)壓模塊Ul的正極3與充電電阻Rl和充電電容Cl組成充放電回路， 再加上調整管Ql組成供電延時電路；充電電阻Rl的一端與所述的線性穩(wěn)壓模塊Ul的正極 輸出端和調整管Ql的集電極相連，充電電阻Rl的另一端接所述的調整管Ql的基極和充電 電容Cl的正極，充電電容Cl的負極端接地，調整管Ql的發(fā)射級作為具有延時特性的供電 電源VCC3的正極端；依次連接的第二電阻R2、可調電位器VR和第三電阻R3組成驅動源驅動電流調節(jié) 采樣回路和最大、最小電流限流保護回路，所述的第二電阻R2的另一端接所述的調整管Ql 的發(fā)射級，所述的第三電阻R3的另一端接地，驅動源驅動電流的采樣電壓經可調電位器VR 的滑動端VR-2輸入電流放大與穩(wěn)流電路U2的控制端；所述的電流放大與穩(wěn)流電路U2的正極性輸出端與半導體激光器LD的反向端、保 護二極管Dl正向端和保護電容C2的一端連成節(jié)點，所述的半導體激光器LD正向端、保護 二極管Dl反向端和保護電容C2的另一端與所述的調整管Ql的發(fā)射級、第二電阻R2的一 端共節(jié)點，所述的電流放大與穩(wěn)流電路U2的另一端接地。所述的電流放大及穩(wěn)流輸出電路U2內部電路連接如圖2所示。所述的電流放大 與穩(wěn)流電路U2的構成是可調電位器VR的滑動端VR-2經限流電阻R4與運算放大器U2A 正極性輸入端和第三電容C3的一端共節(jié)點，該第三電容C3的另一端接地，所述的運算放大 器U2A的負極性輸入端與第四電容C4和第五電阻R5的一端相連，該第四電容C4和第五電 阻R5的另一端與所述的運算放大器U2A的輸出端和第六電阻R6的節(jié)點相連，該第六電阻 R6的另一端連接功率放大管Q2的基極和濾波電容C5的正極形成的節(jié)點相連，該濾波電容 C5的另一端接地，所述的功率放大管Q2的集電極為電流放大與穩(wěn)流電路U2正極性輸出端， 該正極性輸出端連接所述的半導體激光器LD反向端、保護二極管Dl正向端和保護保護電 容C2的一端，向所述的半導體激光器LD注入穩(wěn)定的恒定的驅動電流，所述的功率放大管Q2 的發(fā)射極經第七電阻R7接地，該功率放大管Q2的發(fā)射極還與所述的運算放大器U2A的負 級性輸入端相連。所述的直流供電電壓源VCCl輸出的電壓經過線性穩(wěn)壓模塊Ul 二次穩(wěn)壓使得供電 電源電壓紋波進一步減小。線性穩(wěn)壓模塊輸出端3與接地端2共同組成整個驅動源裝置的 低紋波線性穩(wěn)壓供電電源VCC2。線性穩(wěn)壓供電電源VCC2與充電電阻Rl和充電電容Cl組 成充放電回路，再加上調整管Ql組成供電延時電路。所述的濾波電容C5起到開啟電源電流緩升緩和關閉電源電流緩降作用，同時穩(wěn) 定功率放大管Q2基極信號，濾除高頻干擾。功率放大管Q2發(fā)射極作為電流放大及穩(wěn)流輸 出電路U2的輸出端連接負載LD負極性端。功率放大管Q2集電極連接反饋電阻第七電阻 R7 一端，電阻第七電阻R7另一端接地。同時第七電阻R7連接功率放大管Q2集電極一端還 連接運算放大器U2A負極性輸入端2，形成大閉環(huán)負反饋起到穩(wěn)流作用，實現(xiàn)功率放大管Q2 發(fā)射級的恒流輸出。實驗表明本發(fā)明連續(xù)可調節(jié)小功率半導體激光器驅動裝置具有電流緩變保護功 能，電源開啟時可使輸出電流緩慢上升到激光二極管正常工作電流，避免了因電源突然開 啟產生過大的正電流梯度而損壞半導體激光器。電源關閉或外部突然停電時，仍可持續(xù)對半導體激光器供電，使電流緩慢下降到零，避免了因電源突然掉電產生過大的負電流梯度 而損壞激光二極管。另外該裝置還具有反向保護和最大、最小工作電流限流功能。輸出電 流穩(wěn)定、連續(xù)可調，可根據(jù)需要在IOmA IOOmA之間連續(xù)調節(jié)輸出電流，在IOmA IOOmA 輸出范圍內電流紋波峰峰值不大于0. 5%。
權利要求
1.一種連續(xù)可調節(jié)小功率半導體激光器驅動源裝置，特征在于其構成包括一臺直流供電電壓源(VCCl)的正極接線性穩(wěn)壓模塊(Ul)的輸入端，該直流供電電壓 (VCCl)的負極接地，所述的線性穩(wěn)壓模塊(Ul)的正極輸出端與接地端共同作為本驅動源 裝置的線性穩(wěn)壓供電電源；所述的線性穩(wěn)壓模塊(Ul)的正極與充電電阻(Rl)和充電電容(Cl)組成充放電回路， 再加上調整管Oil)組成供電延時電路；充電電阻(RI)的一端與所述的線性穩(wěn)壓模塊(Ul) 的正極輸出端和調整管Oil)的集電極相連，充電電阻(RI)的另一端接所述的調整管Oil) 的基極和充電電容(Cl)的正極，充電電容(Cl)的負極端接地，調整管Oil)的發(fā)射級作為 具有延時特性的供電電源的正極端；依次連接的第二電阻(R2)、可調電位器(VR)和第三電阻(舊)組成驅動源驅動電流調 節(jié)采樣回路和最大、最小電流限流保護回路，所述的第二電阻(似)的另一端接所述的調整 管Oa)的發(fā)射級，所述的第三電阻(舊)的另一端接地，驅動源驅動電流的采樣電壓經可調 電位器(VR)的滑動端(VR-2)輸入電流放大與穩(wěn)流電路(U2)的控制端；所述的電流放大與穩(wěn)流電路(似)的正極性輸出端與半導體激光器(LD)的反向端、保 護二極管(Dl)正向端和保護電容(C2)的一端連成節(jié)點，所述的半導體激光器(LD)正向 端、保護二極管(Dl)反向端和保護電容(C2)的另一端與所述的調整管Oil)的發(fā)射級、第 二電阻(R2)的一端共節(jié)點，所述的電流放大與穩(wěn)流電路(U2)的另一端接地。
2.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)可調節(jié)小功率半導體激光器驅動源裝置，其特征在于所 述的電流放大與穩(wěn)流電路(U2)的構成是可調電位器(VR)的滑動端(VR-2)經限流電阻 (R4)與運算放大器(U2A)正極性輸入端和第三電容(C3)的一端共節(jié)點，該第三電容(C3) 的另一端接地，所述的運算放大器(U2A)的負極性輸入端與第四電容(C4)和第五電阻(R5) 的一端相連，該第四電容(C4)和第五電阻(肪)的另一端與所述的運算放大器(U2A)的輸 出端和第六電阻(R6)的節(jié)點相連，該第六電阻(R6)的另一端連接功率放大管0^2)的基極 和濾波電容(⑶)的正極形成的節(jié)點相連，該濾波電容(⑶)另一端接地，所述的功率放大管 (Q2)的集電極為電流放大與穩(wěn)流電路(似)正極性輸出端，該正極性輸出端連接所述的半 導體激光器(LD)反向端、保護二極管(Dl)正向端和保護保護電容(C2)的一端，向所述的 半導體激光器(LD)注入穩(wěn)定的恒定的驅動電流，所述的功率放大管的發(fā)射極經第七 電阻(R7)接地，該功率放大管的發(fā)射極還與所述的運算放大器(U2A)的負級性輸入 端相連。
全文摘要
一種連續(xù)可調節(jié)小功率半導體激光器驅動源裝置，電源具電流緩變保護功能，電源開啟時可使輸出電流緩慢上升到激光二極管工作電流，避免了因電源突然開啟產生過大的正電流梯度而損壞半導體激光器。電源關閉或外部突然停電時，仍可持續(xù)對激光二極管供電，使電流緩慢下降到零，避免了因電源突然掉電產生過大的負電流梯度而損壞激光二極管。另外電源還具有反向保護和最大、最小工作電流限流功能。本發(fā)明裝置可以向小功率半導體激光器提供連續(xù)可調、穩(wěn)定、可靠、抗干擾能力強的恒定的驅動電流?？筛鶕?jù)需要在10mA～100mA之間連續(xù)調節(jié)輸出電流，在10mA～100mA輸出范圍內電流紋波峰峰值不大于0.5％。
文檔編號H01S5/042GK102064467SQ20101058453
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權日2010年12月13日
發(fā)明者趙智亮, 陳立華 申請人:趙智亮