一種模擬半導體雷射器自動功率控制的電路的製作方法

2023-09-16 05:48:50

專利名稱：一種模擬半導體雷射器自動功率控制的電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種模擬半導體雷射器自動功率控制的電路，屬於電子電路技術領域。
背景技術：
由於半導體雷射器對注入電流和環境溫度等一些因素的依賴性很大，因此在使用半導體雷射器的控制系統中，必須配備自動功率控制、自動溫度控制等一系列控制系統，用於保證穩定的功率輸出。避免因為功率過大而損壞雷射器件或其他器件，達到系統穩定エ 作的要求。在半導體雷射器控制系統的設計過程中，通常通過電路實驗獲得控制系統的可靠性。雷射器包括半導體雷射器，要達到雷射輸出，其條件是相當苛刻的，既要實現粒子數反轉，還要達到增益大於損耗，可見用真實的雷射器來模擬控制系統的可靠性，其代價是相當大的，因此需要尋求方便簡單的方法。本設計就是採用電路模擬的方法，用電路中的輸入、輸出電信號來模擬半導體雷射器和光電探測器的功能，從而避免使用真實的半導體雷射器和光電探測器，達到了方便簡單的作用。

發明內容
本發明的目的在於設計一種模擬半導體雷射器自動功率控制的電路裝置，用於在電路模擬實驗中模擬自動功率控制功能。根據半導體雷射器的P-I曲線和光電探測器的 I-P曲線，用電路中的電信號來模擬各種參數的關係，設計ー種電路裝置來模擬自動功率控制的功能。本發明的技術方案是這樣實現的一種模擬半導體雷射器自動功率控制的電路，包括設定電流電壓轉換電路、探測電流電壓轉換電路、差分放大電路和反饋電路；設定電流電壓轉換電路是由Ql和Q3組成鏡像電流源，Ql的漏極通過可調電阻R1連接電源的正扱，Q2為有源負載，Q2的漏極連接Q3的漏扱，Q2的源極連接電源的正極；探測電流電壓轉換電路是由Q5和Q6組成鏡像電流源，Q4 為有源負載，Q4的漏極連接Q5的漏扱，Q4的源極連接電源的正極；差分放大電路是由Q9、 QlO構成差分放大器，電阻R3、R4為負載電阻，Q9的漏極和QlO的漏極分別通過電阻R3和R4 連接電源的正扱，Q9的源極和QlO的源極相連，Q7和Q8組成鏡像電流源，Q7通過可調電阻 R2連接電源的正極，Q8的漏極連接Q9的源極；反饋電路為由Q11、Q12、電阻R6和電阻も構成的比例電流源，Qll的源極通過R6、R7與Q12的源極連接，Qll的漏極通過可調電阻R5連接Q5的源極，Q6為有源負載，Q12的漏極連接Q6的漏極；設定電流電壓轉換電路的Q3的漏極連接到差分放大電路的Q9的柵極，Q9的漏極連接到反饋電路中電阻も、R7的公共端， 探測電流電壓轉換電路的Q5的漏極連接到差分放大電路的QlO的柵極。所述的Q1-Q12 為 MOS 管，Q1、Q3、Q5-Q8 的型號為 IRFP150 或 IRFP151，Q2、Q4 的型號為 IRF9620 或 IRF9610，Q9、Q10 的型號為 IRFF220 或 IRFF222，Q11、Q12 的型號為 IRM9140。工作原理
半導體雷射器在封裝的過程中，會封裝一個背向光光電檢測ニ極管，因此利用ro 探測雷射器的輸出光功率，即用ro的探測電流來表徵LD輸出光功率，並通過設定ー額定電流Isrt (此電流對應最佳輸出光功率的探測電流)與ro探測電流Ipd進行比較當Ipd > Iset 時，表徵此時的雷射輸出功率大於額定功率，應減小雷射器的注入電流ild，從而降低雷射輸出功率；當Ipd< Isrt時，表徵此時的雷射輸出光功率小於額定功率，應增大雷射器注入電流 Ild，從而升高雷射器輸出功率；最終達到Ipd = IsetO本發明的優點I、本發明通過常用的電路元件來模擬半導體雷射器自動功率控制，避免使用真實的雷射器件，為實驗條件下器件的應用提供了一種解決思路。2、本發明首次提出了一種在電路中通過電路元件來模擬光學器件功能的電路裝置，為電路的模擬實驗提出了新的解決思路。


圖I是本發明的電路結構圖。其中，101為設定電流的電壓轉換電路，102為探測電流的電壓轉換電路，103為差分放大電路，104為反饋電路。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進ー步說明。實施例I :—種模擬半導體雷射器自動功率控制的電路，如圖I所不，包括設定電流電壓轉換電路、探測電流電壓轉換電路、差分放大電路和反饋電路；設定電流電壓轉換電路是由 Ql和Q3組成鏡像電流源，Ql的漏極通過可調電阻R1連接電源的正扱，Q2為有源負載，Q2 的漏極連接Q3的漏扱，Q2的源極連接電源的正極；探測電流電壓轉換電路是由Q5和Q6組成鏡像電流源，Q4為有源負載，Q4的漏極連接Q5的漏扱，Q4的源極連接電源的正極；差分放大電路是由Q9、QlO構成差分放大器，電阻R3、R4為負載電阻，Q9的漏極和QlO的漏極分別通過電阻R3和R4連接電源的正扱，Q9的源極和QlO的源極相連，Q7和Q8組成鏡像電流源，Q7通過可調電阻R2連接電源的正扱，Q8的漏極連接Q9的源極；反饋電路為由Q11、Q12、 電阻R6和電阻R7構成的比例電流源,Qll的源極通過R6、R7與Q12的源極連接，Qll的漏極通過可調電阻R5連接Q5的源扱，Q6為有源負載，Q12的漏極連接Q6的漏極；設定電流電壓轉換電路的Q3的漏極連接到差分放大電路的Q9的柵極，Q9的漏極連接到反饋電路中電阻 R6、R7的公共端，探測電流電壓轉換電路的Q5的漏極連接到差分放大電路的QlO的柵極。所述的Q1-Q12 為 MOS 管，Ql、Q3、Q5-Q8 的型號為 IRFP150，Q2、Q4 的型號為 IRF9620, Q9、QlO 的型號為 IRFF220, Qll、Q12 的型號為 IRM9140。實施例2:一種模擬半導體雷射器自動功率控制的電路，電路結構與實施例I相同，不同之處在於，QU Q3、Q5-Q8的型號為IRFP151，Q2、Q4的型號為IRF9610, Q9、QlO的型號為 IRFF222。
權利要求
1.一種模擬半導體雷射器自動功率控制的電路，其特徵在於，包括設定電流電壓轉換電路、探測電流電壓轉換電路、差分放大電路和反饋電路；設定電流電壓轉換電路是由Ql 和Q3組成鏡像電流源，Ql的漏極通過可調電阻R1連接電源的正極，Q2為有源負載，Q2的漏極連接Q3的漏極，Q2的源極連接電源的正極；探測電流電壓轉換電路是由Q5和Q6組成鏡像電流源，Q4為有源負載，Q4的漏極連接Q5的漏極，Q4的源極連接電源的正極；差分放大電路是由Q9、QlO構成差分放大器，電阻R3、R4為負載電阻，Q9的漏極和QlO的漏極分別通過電阻&和1 4連接電源的正極，Q9的源極和QlO的源極相連，Q7和Q8組成鏡像電流源， Q7通過可調電阻R2連接電源的正極，Q8的漏極連接Q9的源極；反饋電路為由Q11、Q12、電阻R6和電阻R7構成的比例電流源,Qll的源極通過R6、R7與Q12的源極連接，Qll的漏極通過可調電阻R5連接Q5的源極，Q6為有源負載，Q12的漏極連接Q6的漏極；設定電流電壓轉換電路的Q3的漏極連接到差分放大電路的Q9的柵極，Q9的漏極連接到反饋電路中電阻 R6、R7的公共端，探測電流電壓轉換電路的Q5的漏極連接到差分放大電路的QlO的柵極。
2.如權利要求I所述的一種模擬半導體雷射器自動功率控制的電路，其特徵在於，所述的 Q1-Q12 為 MOS 管，Q1、Q3、Q5-Q8 的型號為 IRFP150 或 IRFP151，Q2、Q4 的型號為 IRF9620 或 IRF9610, Q9、QlO 的型號為 IRFF220 或 IRFF222, Qll、Q12 的型號為 IRM9140。
全文摘要
一種模擬半導體雷射器自動功率控制的電路，屬於電子電路技術領域。包括設定電流電壓轉換電路、探測電流電壓轉換電路、差分放大電路和反饋電路四個部分，電壓轉換電路將設定電流和探測電流經同等電路把電流信號轉化為電壓信號，差分放大電路的作用是得到較大增益的差模輸出信號和較小增益的共模輸出信號，最終得到合理的輸出電壓驅動半導體雷射器的注入電流，由於半導體雷射器注入電流與光電探測器探測電流有線性關係，反饋電路採用的是比例電流源。本發明是用電路完全模擬半導體雷射器自動功率控制的功能，避免使用真實的雷射器件，為實驗條件下器件的應用提供了一種解決思路。
文檔編號H01S5/042GK102593713SQ201210057780
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月7日 優先權日2012年3月7日
發明者劉旋, 安守磊, 張颯颯, 蔣碩 申請人:山東大學