激光器驱动电路与光电检测电路设计研究
郭恩赐
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郭恩赐,. 激光器驱动电路与光电检测电路设计研究[J]. 电气学报,2022.8. DOI:10.12721/ccn.2022.157075.
摘要: 半导体激光器在日常生活和国民生产中有广泛的应用,半导体激光器的稳定性和驱动电路是密切联系的。静电,高电压和浪涌电流和电网可以对半导体激光器造成永久性伤害,电流和激光器温度变化会导致光功率不稳定,影响输出激光性能。因此,驱动电路是半导体激光器一个重要的部分,也是设计半导体激光器的关键随着当下半导体激光器的发展,此设备已经较为广泛的应用到了人们的日常生活生产当中。半导体激光器的稳定性,主要由驱动电路决定,因此二者有看较为紧密的联系。有鉴于此,文章详细论述了激光器驱动电路和光电检测电路设计,希望对业界人士有所参考和借鉴,进而更好的为行业的稳定健康发展助力。
关键词: 激光器驱动电路;光电检测;光功率;激光性能
DOI:10.12721/ccn.2022.157075
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伴随着光电检测技术的发展,使得其逐渐成为了我国国民生产建设当中的重要技术种类。该技术涉及到光学、电学,因此属于一种技术高度交叉的学科类型。为了提升激光器的性能,就要对广电检测电路进行全面的调试、测量以及实验,这样便可以构成稳定性以及精确度都较高的光纤传感系统。

1激光器驱动电路设计

在本文的研究中,以8脚蝶形安装的激光器为例进行了分析。在激光器的组成上,分别由热敏电阻、TEc控制器以及光源所构成。其中在光源的构成上,需要有着较为稳定的输出光,以此要控制电流以及温度的温度输出。当下驱动电路主要分成两种不同的类型,分别为恒流源电路以及温度控制电路。因此,在实际的设计中,首先要实现恒流源电路的光源输入稳定性,形成没有波动的电流。其次,还要对温度控制电路的设计上,将激光器的温度控制在合理的范围之中。在实际的运行中,热敏电阻在感受到激光器的温度之后,可以将其转换成热敏电阻的电压,其后再将其电压输送到误差放大电路当中,进行电压的比较和放大处理。最后再送到PID补偿网络当中,由于PID补偿网络对于目标对象,或发生相位延迟,以此形成补偿作用,进而让控制型号输送到放大电路当中,在这样的电路当中让TEC促使光源温度的提升。相反的情况下,就会导致H桥出现反向的电流,以此让光源的温度降低,直到与设定的温度阈值相同,便不会再出现输出电流,让整个电路系统处于平衡的状态。对于这种系统的平衡状态,使得可以让激光器获得到一定的电流,让其正常开始工作,形成稳定的输出光源。

在电路的芯片设计上,为了实现半导体激光器的恒定温度控制,就要使用单片高级程度的温度控制芯片。在当下的芯片市场当中,很多种类的芯片都能满足电路的设计需求。在本文的研究中,选择使用ADN8831当做温度控制的核心芯片。对于这种型号的芯片而言,有着高程度、高效率、高性能的特征,因此是一种性能极佳的芯片类型。

在使用这种芯片的过程中,一旦热敏电阻感受到了温度的变化,就可以将与温度相对应的电压,输送到测量放大器当中,以此让温度测量放大器与设计设定的温度进行比较和放大,这样就可以完成相应的工作。另外,对于该芯片的使用上,可以设计出“开关模式”与“线性模式”,这样便起到调节设备工作的信号大小的功能,让整个电路降低输出电流脉动,同时降低外围设备数量,进一步的提升设各的整体效率。

2光电检铡电路的设计

2.1光电检测的原理

伴随着我国半导体工业的高速发展,研发出了各种类型的光电探测器。在应用光电探测技术的过程中,是一种光学技术与电学技术进行深入融合的一种全新的技术类型。电学仪器和设备可以有效的进行光信息的采集,并将其存储、传输以及计算分析。相比较其他类型的探测技术而言,有着较高的技术性优势。例如形成的辐射反应模式,可以很好的让光电检测装置,形成光子检测设各以及热点检测设备这两种不同的类型。在构成的光电检测系统当中,主要是基于光电转换以及对电路进行处理,以此对光学量,或者对光学测量参数转换成光学量进行测量的系统。在实际的运用过程中,光电检测系统往往有着诸多的技术性要求。

例如,首先需要有着较高的系统稳定性。在应用的过程中,要避免一些外界环境因素的干扰,因此在检测电路的设计中,就要结合起这些干扰因索,保障可以将检测到的光信号顺利的完成传输、储存以及处理。在本文的设计中,主要采用的是基于TLC2272运算发大器的电路。在实际的运行中.相比较传统的CMOS操作放大器而言,有着更低标准的噪声、输入失调电压,以及功耗的可比交流性能。为此,就可以在这样的电路设计原理下,实现了性能方面的升级,让该设备有着更加广泛的应用空间。其中高输入阻抗,以及低噪声的电路类型,十分适用于一些小信号的调节作业,例如可以有效的作用于压电换能器的运行。

同时,在单一或者分裂供应的过程中,其轨到轨的输出功能,便可以让设备在单机以及双机的运行过程中,有着更多的技术可能性。在这样的电路设计中,还在温度方面有着较高的性能,使得在压力传感器、温度控制以及加速度机的使用上,成为了最佳的设计方案。而在设备的输入以及输出的设计方案上,可以在保持着原本的封闭条件下,有效地应对lOOmA的电流冲击。另外,在电路当中的内部静电保护电路的设计中,有效地起到故障方面的处理以及排查的作用。另外,在接触到防静电的功能时,还可以较为有效地让设备参数即便在发生退化的情况下,依然有着较高的护理性能,提升设备的使用效果。

3研究前景

由于本文的篇幅有限,在未来的研究中,还要对激光器驱动电路,以及光电检测电路的精确度的提升,进行研究和分析。另外,还要在研究中,需要使用PSPICE的软件,开展仿真试验,尽可能的降低调试的步骤以及调试的时间,以此降低故障出现的可能性。最后,还要为电路的设计和调试,提供较为全面的硬件调试数据信息,便于日后对硬件方面进行合理的调试。面在激光器的驱动电路设计上,可以采用多个独立的电路设计类型,共同构成同一个晶振驱动电路,形成统一化的协调处理,但是在这样的设计方法下,也会导致电路的运行稳定性不断的下降,因此就需要对其开展详细的研究。

结束语:

总而言之,在本文的研宄中,主要针对激光器驱动电路与光电检测电路设计,进行详细的研究和分析。激光器的内部驱动电路有着重要的作用,因此就需要明确出运行的实际原理,以此完善电路的设计,让激光器可以稳定的运行下去,符合人们对于激光器的需求。

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