双通道半导体激光电源驱动控制技术

半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生激光的器件。其工作原理是通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。半导体激光器的激励方式主要有三种，即电注入式，光泵式和高能电子束激励式。
 
研制了一种808 nm/635 nm双通道半导体激光器驱动电源，主要由恒流源驱动和温控电路两部分组成。通道的驱动电流由12位DA的输出电压控制，808 nm和635 nm通道的电流驱动范围分别为0～3 A和0 ～ 1 A，控制精度分别为0. 73 mA和0. 24mA。温控电路由温度传感器、差 分 放 大 电 路、PID控制电路和TEC驱动电路组成，温差信号差分放大·013·中国激光医学杂志2014年10月第23卷第5期Chin J Laser Med Surg，October 2014，Vol 23，No. 5 后通过专家硬件PID控制驱动TEC进行制冷制热，实现温度控制以保证输出功率的稳定。设定工作温度为25°C，在室温23°C下进行应用测试。分别设定808 nm通道和635 nm通道的电流值为2 200 mA和640 mA，用功率计对10 min中内的激光功率进行测量，测量数据分别(见图1A和图1B)所示。808 nm激光0 ～6 min在风冷的作用下达到工作温度，激光功率缓慢增大;6 ～ 10 min温度趋于稳定，激光功率也趋于稳定。635 nm激光0 ～ 3 min在TEC的作用下达到工作温度，激光功率缓慢增大;3 ～ 10 min温度趋于稳定，激光功率也趋于稳定。在10 min的持续测量时间内，808 nm通道的功率最大值和最小值分 别 为1. 45 W和1. 35 W，功 率 不 稳 定 度 为1. 805%;635 nm通道的功率最大值和最小值分别为413 mW和388 mW，功率不稳定度为1. 233%。用功率计分别对808 nm通道和635 nm通道在不同设定驱动电流下的功率进行测量，并对其进行线性拟合，得到P/I特性曲线拟合的校正决定系数(Adj．Ｒ-Square)均大于0. 998，符合医学实验的要求。