《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高穩(wěn)定性光纖激光器恒流驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
電子技術(shù)應(yīng)用
王拓1,,唐德東1,王凱2,,張淑敏1,,李欣宇1,孟坤3
1.重慶科技大學(xué) 電氣工程學(xué)院;2.中國石油西南油氣田川西北氣礦; 3.青島青源峰達(dá)太赫茲科技有限公司
摘要: 光纖激光器波長和輸出功率的穩(wěn)定性易受泵浦源驅(qū)動電流波動的影響,,為應(yīng)對該問題,設(shè)計(jì)了一款高精度,、高穩(wěn)定性恒流驅(qū)動系統(tǒng),。恒流源部分采用閉環(huán)負(fù)反饋原理,通過金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)來控制恒流輸出,,實(shí)現(xiàn)了對半導(dǎo)體激光器(LD)驅(qū)動電流的精準(zhǔn)控制,;限流保護(hù)電路利用二極管的限幅作用使LD免受過電流沖擊的影響,電流緩慢啟動采用軟件控制的方法確保LD免受浪涌電流損害,;光功率探測電路采用ADA4530芯片,,確保在極低光照水平下也可精準(zhǔn)探測到功率輸出,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,,該電路可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電流在0~1.2 A連續(xù)可調(diào),電流短期(120 min)和長期(24 h)穩(wěn)定性分別為±0.001 mA和±0.002 mA,;激光器中心波長波動不超過±0.03 nm,,輸出功率的穩(wěn)定度不超過0.084 3%,精度小于±0.15 mW,。
中圖分類號:TN248 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244826
中文引用格式: 王拓,,唐德東,王凱,,等. 高穩(wěn)定性光纖激光器恒流驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,,2025,51(4):49-53.
英文引用格式: Wang Tuo,,Tang Dedong,,Wang Kai,et al. Design and implementation of a constant current driving circuit for high stability fiber optic device[J]. Application of Electronic Technique,,2025,,51(4):49-53.
Abstract:
Key words :

引言

半導(dǎo)體激光器又稱半導(dǎo)體激光二極管(Laser Diode,LD),,具有結(jié)構(gòu)緊湊,、重量輕、效率高,、波長易于調(diào)制等優(yōu)點(diǎn),,已被廣泛應(yīng)用于科研、工業(yè),、軍事,、醫(yī)療等[1-3]領(lǐng)域,,作為光纖激光器的主要泵浦源,其性能的穩(wěn)定性直接影響激光器的輸出性能[4],。LD是以半導(dǎo)體材料為工作物質(zhì)而產(chǎn)生受激輻射的激光器件,,工作時(shí)通常采用注入電流的方式進(jìn)行激勵,注入電流的微弱變化對LD的影響非常大,,甚至?xí)p壞激光器,,還會造成激光器輸出波長的漂移(漂移系數(shù)達(dá)0.2 nm/mA)和輸出功率的變化[5]。

目前,,國外對激光器驅(qū)動系統(tǒng)的研究已經(jīng)達(dá)到較高水平,,很多方面都領(lǐng)先于國內(nèi),如電流控制精度與調(diào)節(jié)范圍,、功率穩(wěn)定性等,。國外Wavelength公司MPL激光器恒流源可輸出0~2.5 A可調(diào)電流,短期(1 h)和長期(24 h)穩(wěn)定度分別為0.03 mA和0.075 mA[6],;Thorlabs公司LDC202激光器恒流源長期(24 h)穩(wěn)定性小于0.003 mA[7],;ILX Lightwave公司LDX激光器恒流源電流精度達(dá)0.01 mA,電流穩(wěn)定性小于0.002%[8],。國內(nèi)研究人員田亞玲等[9-10]設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)輸出電流精度為0.01 mA,,長期穩(wěn)定度達(dá)0.004%的恒流源;邢素霞等[11]設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電流0~300 mA連續(xù)可調(diào)且誤差保持在±0.003 mA內(nèi),。與國外相比,,國內(nèi)高校和廠商研發(fā)的恒流驅(qū)動系統(tǒng)雖然在精度和穩(wěn)定性可以達(dá)到使用要求,但在電流調(diào)節(jié)范圍,、長期工作以及光功率輸出穩(wěn)定性方面存在一定差距,。為確保光纖激光器輸出性能的穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)一種高精度,、高穩(wěn)定性,、寬調(diào)節(jié)范圍和易集成的恒流驅(qū)動系統(tǒng)是有必要的。


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作者信息:

王拓1,,唐德東1,,王凱2,張淑敏1,,李欣宇1,,孟坤3

(1.重慶科技大學(xué) 電氣工程學(xué)院, 重慶 401331,;

2.中國石油西南油氣田川西北氣礦,, 四川 綿陽 621700;

3.青島青源峰達(dá)太赫茲科技有限公司, 山東 青島 266100)


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