二。調制型半導體激光器驅動電路設計

半導體激光器是理想的電子-光子直接轉換器件，有很高的量子效率，微小的電流變化都將導致其輸出光強的很大變化，驅動電源的技術指標及質量直接關系到激光輸出功率、效率和壽命。不符合要求的驅動電源會導致激光器的性能急劇惡化乃至失效，因此，作為半導體激光器對電源的要求較高。

（1）半導體激光器是依靠載流子直接注入而工作的，注入電流的穩定性對激光器的輸出有直接、明顯的影響。因此，要求半導體激光器電源是恒流源，具備很高的電流穩定度和很小的紋波系數，否則會直接影響激光器激光輸出功率、波長等的穩定性。

（2）半導體激光器作為一種結型器件，對電流沖擊的承受能力很差。因此，半導體激光電源中必須有特殊的抗電流沖擊措施和保護電路，具有較高的抗干擾能力和抑制瞬態電流或電壓尖峰措施。

（3）對紋波系數要求有特殊要求，能有效抑制諧波干擾和減小電網污染。半導體激光器的驅動技術通常采用電流恒定控制（ACC）、功率恒定控制（APC）和電壓恒定控制（AVC），在此工作方式下，通過負反饋原理控制回路，直接提供驅動電流的有效控制。此外，瞬態的電流或電壓尖峰脈沖，以及過流、過壓都會損壞半導體激光器，因此驅動電路中還應考慮特殊的抗電流沖擊措施和保護電路。

基于電流負反饋原理設計了包含調制電路、慢啟動電路、保護電路和恒流源的驅動電路。利用運算放大器在交流和直流電壓的驅動下對驅動電路加載低頻調制信號，降低非線性失真；利用三極管的頻帶及開關特性對激光器加載高頻開關調制信號，使激光器能夠在不同調制信號下工作，達到對激光器的調制目的。經過試驗驗證反饋電阻的反饋電流漂移在0.1mA左右，達到了很好的調整目的。

1調制型半導體激光器驅動電路原理

圖1所示為電路原理框圖，半導體激光器驅動調制電路由四部分組成，包括恒流電路、慢啟動、保護和調制信號產生電路。恒流電路產生高穩定度驅動電流。慢啟動的作用是消除電路中可能存在的浪涌，防止浪涌對激光器的危害。為避免由于過流等因素引起半導體激光器不可恢復的損壞，則在驅動電路中加入限流保護。調制信號產生電路實現調制和頻率可調。

如圖2所示為低頻調制電路原理圖。利用運算放大器在電路中通過低頻信號可以有效降低非線性失真的特性，設計低頻調制電路，通過把交流、直流信號配比后來驅動半導體激光器。

在圖3為高頻開關調制電路圖。利用三極管在飽和狀態下導通和截止狀態下切斷的特性，設計半導體激光器的高頻調制電路。當三極管的基極電壓為0V時，三極管處于截止狀態，集電極沒有電流通過，當三極管的基極電壓為5V時，三極管處于飽和狀態，此時通過激光器的電流要分一部分通過三極管的集電極，隨著三極管狀態的不斷變化，使集電極的電流不斷發生變化，最終表現在通過LD的電流發生變化。而三極管基極的電壓變化由電阻右端的外接輸入電路來調整。

由于三極管的頻帶較寬，同時在低頻條件下非線性失真較大，所以互補了運算放大器在高頻條件下無法實現理想調制的缺點，綜合考慮為激光器設計出一種在高頻條件下利用三極管的開關特性的高頻開關調制電路。

2系統性能測試

圖4為實際作出的激光器驅動電路實物圖，所用激光器為帶多模光纖耦合輸出的可見光635nm半導體激光器，工作電流為50mA，在未加調制時激光器輸出光功率穩定，表明電路設計合理。

圖5所示為在調制時光電探測器探測的激光器輸出光強信號。當用低頻正弦調制激光器時，激光器輸出光強也正弦變化，而且失真較小。當用高頻開關調制光器時激光器輸出光強開關變化，但是存在高頻失真。

表1是通過觀察反饋電阻（阻值為1Ω）的電壓變化，可以得到反饋電壓的漂移范圍在0.1mV范圍內，通過反饋電阻的電流漂移就在0.1mA范圍內，使反饋的電流能夠在很好的范圍內穩定。

基于電流負反饋原理設計了包含調制電路、慢啟動電路、保護電路和恒流源的驅動電路。利用運算放大器在交流和直流電壓的驅動下對驅動電路加載低頻調制信號，降低非線性失真；利用三極管的頻帶及開關特性對激光器加載高頻開關調制信號，使激光器能夠在不同調制信號下工作，達到對激光器的調制目的。經過試驗驗證反饋電阻的反饋電流漂移在0.1mA左右，達到了很好的調整目的