半导体激光电源技术研究的现状

半导体激光器因其自身的物质材料和结构组成，具有非常优良的功能特性，体积小且转换效率也较高，可以直接进行调制。但是核心器件LD的抗上电冲击能力比较薄弱，细微的电流波动就可能会造成其输出光功率产生比较大的偏差，如果电源信号失真严重会造成器件不可逆损坏[12]。因此，由于多种因素的限制，激光电源的主要研发方向为高稳定性、大电流输出、大功率密度、小体积、高速工作特性及高效的工作效率等[13]。
电力电子技术的进步也在不断推进激光电源的设计和创新程度。新器件的生产也在推动激光驱动器的发展。电力电子器件不断发展[14]，从可控硅整流器，电力晶体三极管、门极可关断晶闸管到电力场效应晶体管、绝缘门极双极晶体管、MOS控制晶闸管、电感应晶体管等，一直保持着较好的发展趋势。其中，全控型新型半导体器件的出现从另一个方面促进了电源技术的发展进程，器件良好的性能极大地提升了整个系统的工作状态保持优良的工作特性，可以极大地改善电源电路的供电能力。
 
半导体激光电源技术国外研究现状
在激光电源的研发与创新领域，国外已经取得了许多不错的研究成效。而且，在一些发达国家对于半导体激光器的技术研究也是非常领先的[16]。在激光技术方面，有很多权威杂志，刊载了很多关于半导体激光器的优质论文，逐渐成为半导体激光器技术研究的风向标[17]。国外关于激光电源的研究方向主要在以下几个方向：电路集成化技术的研究、激光电源反馈技术的研究、温控系统的调节等。
 
其中，德国生产的部分智能控制芯片对于激光电源的输出电流纹波的降低，输出电流稳定性的控制可以起到了良好的调节作用，并且可以实现与其他信号的交互，提升智能化控制，应用已经非常成熟,可以实现对半导体激光器的良好控制[18-19]。对输出的激光相位的偏移量检测并反馈到控制系统，可以实现对激光电源输出信号的动态调节，提升对激光器输出光的调制作用，英国和日本均有相关的研究，并且取得了很好的成果。温控方面，对激光信号进行采集，使用一种正弦相位调制的技术来调控半导体激光器的温度，从而可以实现对输出光功率的精准控制，这称为光热调制技术，从多方面提升对激光器的控制。
 
半导体激光电源技术国内研究现状
相较于国外的发展，我国对激光电源技术的研究开始的比较晚。查阅文献和相关领域资料获知，我国对激光电源的研究主要集中在稳定度和可靠性上。由之前的分析可以知道电源输出稳定度是保证激光器处于正常工作状态的基础。我国也已经研发出了可以给特定激光器供电的电源。国内对激光电源的研究主要是以下内容。其一，通过模拟电路设计激光电源。通过检测到的输出信号与初始设定的参考信号的值相比较，来确定工作状态。不断地检测和比较，使得电路可以达到一个动态的平衡过程，从而提供负载所需的输出信号。
 
其二，将数字调制技术引入到激光电源的设计中。对输出的信号进行电流和电压的采样，并通过合理的转换电路，将信号传输给控制芯片，通过芯片内部完善的逻辑运算与处理，输出控制信号，实现对输出电流的精密程序化控制。利用数字控制电路，可以很大程度上使电路比之前复杂的模拟电路结构更简化，极大地增加了电源的集成度，提高了电源的效率，对电路的控制更加的灵活，方便调试，节约了设计和实现成本。随着集成芯片的日益成熟，逐渐被应用到激光电源的设计中。但是大部分激光电源的设计实现并不成熟，很大程度上还停留在理论研究和基本功能的控制。对于半导体激光器所要求的核心技术指标的研究不够深入，在实际应用中很好的满足激光器参数要求的此类电源也比较少，在市场中，功能良好的激光电源大部分仍然是国外产品。
 
虽然与国外有一定的差距，但是国内的研究也在不断的突破和创新。比如：研制出了一种控制方法，可以对半导体结温的调制进行控制，使半导体激光器光热调制更灵活。这种研究对其输出电流、光功率、和输出激光频率的控制也都有很好的应用价值。国内对激光电源的研发越来越重视，激光电源的整体研究正向着智能、灵活、精密化方向延伸。