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低噪声半导体激光电源的设计

半导体激光器以其超小型、高效率、结构简单和单色、可调等优良特性被广泛应用于科研、国防、医疗、加工等领域。半导体激光二极管激励方法多采用电流注入方式,要得到稳定的输出功率,必须使注入电流稳定,即要采用恒流源。半导体激光二极管作为一种结型器件,对于电冲击的承受能力很差,稍有电流冲击就会对其造成损坏。因此,半导体激光器的电源电路中必须具有特殊的抗电冲击措施和保护电路[ 1 ]。根据半导体激光二极管的工作特性,现设计制作了一种低噪声、高稳定度半导体激光器驱动电流源。
 
半导体激光电源电流基本原理图.png
半导体激光电流源设计原理
电流源采用串联负反馈调整电路来实现恒定电流,图1为其基本原理图。由基准电压源产生一个基准电压,然后由电位器对基准电压进行取样,并将取样值送入电流放大器,产生受取样电压控制的稳定电流。为提高稳定度,从电流放大器的输出电流中采样并送回调整与控制电路,与基准电压比较,将差值放大后,推动电流放大器,使得输出电流维持在设定值上不变[ 2 ]。
 
半导体激光电源源特点和结论
该电流源输出电流从0~250mA连续可调。输出电流值变化小于0.  1% ;具有实时显示功能;具有可调的电流限制和过流保护功能。此外在高斯光束轨道角动量测量等实验中[ 6 ],需要半导体激光器驱动电流源有较大的输出电流。可对电路参数进行适当调整:降低采样电阻Rs阻值,采用功率更大的场效应管,并对LM317和场效应管采取良好的散热措施,可输出大于1A的恒定电流。实验结果显示在输出电流为1A时精度可达0.  2%±1mA。电路已应用于高斯光束轨道角测量和纳米特征辐射特性研究中,使用效果良好。
 
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