Разработка маломощного источника питания полупроводникового лазера

Разработка маломощного источника питания полупроводникового лазера

С полупроводником в связи, измерении и управлении, медицине, интегрированной оптике и других технических областях широкого применения, его внимание также растет, поскольку разработка высокоточной, надежной работы, экономичной, долговечной движущей силы стала нашей актуальной задачей. проблема, из-за "деликатных" характеристик полупроводникового лазера, использование мощности должно быть в исполнении и качестве строгого контроля.

Передаточные характеристики полупроводниковых лазеров

При определенной температуре, когда управляющий ток ниже порогового тока, выходная оптическая мощность P лазера приблизительно равна нулю, и полупроводниковый лазер может только флуоресцировать. Когда ток возбуждения превышает пороговое значение, лазер выдает сигнал, и выходная оптическая мощность быстро и линейно увеличивается с увеличением тока возбуждения. При практическом применении к лазерному диоду необходимо предъявлять два требования: одно — низкий пороговый ток, другое — стабильная ПИ-кривая. В принципе, в случае определенного рабочего вещества выходная частота полупроводникового лазера должна быть связана с длиной резонатора и интенсивностью источника возбуждения, другими словами, выходная частота полупроводникового лазера зависит от температуры PN-перехода и величины тока инжекции. Кроме того, поскольку полупроводниковый PN-переход довольно хрупкий, небольшое воздействие тока может привести к повреждению, поэтому при конкретном использовании полупроводникового лазера у нас есть очень строгие требования к его цепи питания и цепи модуляции.

Мы можем уменьшить пороговый ток на два порядка, заменив гомогенный переход гетеропереходом, а проблему стабильности можно решить только внешней постоянной температурой и оптической обратной связью. Для обычного полупроводникового лазера лазерный диод является прямым переходом, фотодиод - обратным переходом. Фототок, преобразованный светом, отражает мощность света в виде напряжения на сопротивлении. Цепь управления может быть добавлена ​​для достижения цели управления световой мощностью.

Схемотехника

В тесте использовался лазерный диод HT670T5 с длиной волны 650 нм и номинальной мощностью 30 мВт.

Линейный источник питания схемы источника тока имеет характеристики высокой точности, высокой стабильности, но низкой эффективности. Однако, принимая во внимание строгие требования полупроводникового лазера к точности источника питания, мы разработали линейный источник питания с небольшим выбором.

Для удовлетворения требований точности и стабильности, подавления пульсаций и шумоподавления разработан двухступенчатый регулировочный модуль. Микросхема регулятора напряжения используется в первой ступени, которая передается на модуль регулировки второй ступени путем расширения тока. Напряжение сети поступает на трансформатор через сетевой фильтр и падает до 21 В (пиковое значение). После фильтра выпрямления (конкретная схема опущена) он проходит через схему регулирования первой ступени, состоящую из интегрального блока регулятора и схемы расширения тока. После этого через ряд - выборка - обратная связь - настройка последнего этапа, окончательный вывод.

В конструкции конкретной схемы источника постоянного тока нагрузка добавляется не к его выходу, а к входу регулятора напряжения LM317T. Для фактической нагрузки вход регулятора напряжения LM317T действует как источник постоянного тока. Поскольку выходной терминал регулятора напряжения подключен к ложной нагрузке R1, поэтому независимо от фактической нагрузки на обоих концах истинного значения напряжения он потребляет постоянный ток. Напряжение на регуляторе напряжения и паразитной нагрузке R1 приводит к падению общего допустимого напряжения цепи. Ток нагрузки устанавливается резистором R1 и составляет 1,25 А/Ом x R1.

Схема обнуления пульсаций Для уменьшения напряжения пульсаций источника постоянного тока необходимо добавить в схему схему обнуления пульсаций. При нормальной работе регулировка потенциометра обнуления пульсаций может сделать выходное напряжение пульсаций очень маленьким. Составляющая пульсаций емкостно связана с инвертирующим входом операционного усилителя и усиливается на основании регулирующей трубки в специальной схеме обнуления пульсаций. Следовательно, вышеописанный эффект может быть достигнут.

На практике лазер легко повреждается импульсным током, вызванным помехами других электрических приборов в той же цепи. Чтобы защитить лазер от воздействия импульсного тока, мы можем добавить в схему схему медленного запуска. Кроме того, чтобы лучше защитить лазер, мы можем выбрать 2SA1015 и 2SC1815 и другие типы всасывающих трубок, которые в процессе производства источника напряжения могут в основном защитить безопасную работу лазера. В сочетании с сетевым фильтром схема превращается в простую схему защиты с ограничением тока.

Экспериментальный результат

Разработанный в этой статье источник питания с медленным пуском, обнулением пульсаций и другими схемами имеет хороший эффект применения в лаборатории и лучше решает проблему нестабильности выходной мощности полупроводникового диода при использовании. С учетом ограничения полосы пропускания осциллографа результаты измерений следующие:

Источник тока: текущие пульсации и шум: 0,1 мкА

Источник напряжения: Пульсация: 0,01 мВ

Текущие пульсации и шум: 0,5 мкА

Диапазон регулировки: 0-500 мА