窄脉冲半导体激光器驱动电源技术研究

摘要

半导体激光器以其优异的特性，在工业生产、医疗、光纤通信以及军事等众多高端技术领域发挥着至关重要的作用。脉冲形式驱动的半导体激光器更是以其独有的特点在各领域得到广泛应用。因为半导体激光器的驱动电流以及工作温度的稳定性对其输出性能有着显著的影响，所以对其脉冲驱动电源技术的研究有着十分重要的意义。
　　首先本文阐述了半导体激光器的工作原理，分析了各项特性对其输出性能的影响。以半导体激光器的特性以及应用需求为基础，提出了对脉冲驱动电路输出性能的要求。通过研究对比三种脉冲驱动电路的实现形式以及性能特点，针对参数要求设计了半导体激光器的脉冲驱动电路以及相应的半导体激光器保护电路。其次半导体激光器需要在恒定的工作温度下才能发挥良好的性能，因此本文介绍了半导体激光器的恒温控制原理。恒温控制系统根据自动控制原理，以NTC热敏电阻作为温度传感器，以半导体制冷器控制温度。论文分析了恒温控制系统各部分的工作原理并完成了相应的电路设计。
　　脉冲驱动电路以MOSFET作为核心器件，运用负反馈原理构成稳流电路，实现脉冲电流的稳定输出，并通过MOSFET的并联提升驱动电路输出的脉冲电流。在脉冲驱动电路的初步仿真验证中存在脉冲电流的上升沿宽度过大的问题。通过分析加入了互补对称电路用以提升MOSFET的开关速度。改进后脉冲驱动电路经仿真验证其脉冲电流上升沿宽度得到大幅改善，达到设计要求。最终在完成了脉冲驱动以及半导体激光器保护电路板后对其输出性能进行了实验验证，该脉冲驱动电路输出的脉冲电流幅值可达150A；脉冲宽度20μs～500μs；重复频率为1～200Hz；上升沿宽度小于10μs，满足设计要求。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 半导体激光器简介

1.2 半导体激光器驱动电源的发展现状

1.3 课题的研究意义

1.4 课题的主要研究内容

第2章 半导体激光器驱动电源基本理论

2.1半导体激光器基本工作原理

2.2半导体激光器的特性分析

2.3 半导体激光器对驱动电源的要求

2.4 半导体激光器保护措施

2.5 脉冲驱动电源的主要指标

2.6 本章小结

第3章 半导体激光器脉冲驱动电路设计

3.1 脉冲驱动电路的技术指标

3.2 几种脉冲半导体激光器驱动电路

3.3 半导体激光器脉冲驱动电路框图设计

3.4 脉冲驱动电路的设计

3.5 激光器保护电路设计

3.6 本章小结

第4章 半导体激光器恒温控制

4.1 恒温控制原理

4.2 温度采样电路

4.3 温度比较电路

4.4 比例积分电路

4.5 TEC驱动电路

4.6 辅助电路设计

4.7 本章小结

第5章 脉冲驱动电路的仿真与实验分析

5.1 Multisim仿真软件简介

5.2 脉冲驱动电路的仿真

5.3 脉冲驱动电路的改进

5.4 脉冲驱动电路的实验与分析

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果