半導體泵浦雷射器驅動電源的製作方法

2023-09-22 11:34:55 2

半導體泵浦雷射器驅動電源的製作方法
【專利摘要】本實用新型適用於雷射器驅動電源領域，提供了一種半導體泵浦雷射器的驅動電源，包括：輸入迴路，輸出迴路，切斷和/或接通電源的開關電源組件，保持輸出電流穩恆輸出的恆流驅動組件，根據輸出電流的脈衝或連續的輸出要求切換工作模式的模式切換模塊；所述輸入迴路依次連接所述開關電源組件、所述恆流驅動組件、所述輸出迴路；所述恆流驅動組件連接模式切換模塊。藉此本實用新型提供了高穩定性的驅動，因此能降低昂貴半導體泵浦的損壞的機率，提高了產品的質量。
【專利說明】半導體泵浦雷射器驅動電源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及雷射器驅動電源領域，尤其涉及一種半導體泵浦雷射器驅動電源。
【背景技術】
[0002]半導體雷射器(或稱雷射二極體，LaserDiode, LD)發明之後，因為半導體雷射具有輕巧、電光轉換效益高、低消耗功率、壽命長、及易由電流來控制其光輸出功率、且調製頻率可達IOGHz以上等特性。這些特性使它可廣泛應用於資訊處理、光纖通訊、家電用品等民生消費電子產品上，未來半導體雷射將帶動另一波的光電消費性電子產業。
[0003]半導體雷射管(LD)和普通二極體採用不同工藝，但電壓和電流特性基本相同。在工作點時，小電壓變化會導致雷射管電流變化較大。此外電流紋波過大也會使得雷射器輸出不穩定。二極體雷射器對它的驅動電源有十分嚴格的要求；輸出的直流電流要高、電流穩定及低紋波係數、高功率因數等。隨著雷射器的輸出功率不斷加大，需要高性能大電流的穩流電源來驅動。為了保證半導體雷射器正常工作，需要對其驅動電源進行合理設計。
[0004]市場現有半導體泵浦驅動存在性能的不穩定，保護措施的不健全，脈衝響應過慢以及抗幹擾能力弱。
[0005]綜上可知，現有半導體泵浦驅動，在實際使用上，顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。
實用新型內容
[0006]針對上述的缺陷，本實用新型的目的在於提供一種具有輸出噪聲小、恆流特性好、抗幹擾能力強，可切換脈衝模式或連續的半導體泵浦雷射器驅動電源。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型提供一種半導體泵浦雷射器的驅動電源，包括輸入迴路、輸出迴路，還包括:切斷和/或接通電源的開關電源組件，保持輸出電流穩恆輸出的恆流驅動組件，切換輸出電流的脈衝工作模式和/或連續工作模式的模式切換模塊；
[0008]所述輸入迴路依次連接所述開關電源組件、所述恆流驅動組件、所述輸出迴路；所述恆流驅動組件連接所述模式切換模塊。
[0009]根據本實用新型所述驅動電源，所述驅動電源還包括對所述驅動電源的工作參數進行控制的面板控制模塊，所述面板控制模塊連接所述模式切換模塊。
[0010]根據本實用新型所述驅動電源，所述驅動電源還包括一顯示所述面板控制模塊的控制值以及當前輸出幅度的顯示模塊，所述顯示模塊連接所述模式切換模塊。
[0011]根據本實用新型所述驅動電源，所述恆流驅動組件還包括一檢測所述輸出迴路電壓並調節所述開關電源組件的電壓調節控制模塊，所述電壓調節控制模塊連接所述開關電源組件。
[0012]根據本實用新型所述驅動電源，所述面板控制模塊還包括一用於調節脈寬的脈寬調節子模塊。[0013]根據本實用新型所述驅動電源，還包括輔助供電模塊，所述輔助供電模塊連接所述輸入迴路與所述恆流驅動組件。
[0014]根據本實用新型所述驅動電源，所述面板控制模塊還包括一用於控制輸出幅度的大小的幅度調節子模塊。
[0015]根據本實用新型所述驅動電源，所述恆流驅動組件包括一級電壓跟隨器。
[0016]根據本實用新型所述驅動電源，所述模式切換模塊的重複頻率大於預定的第一重複頻率值時，所述模式切換模塊切換脈衝模式到連續模式。
[0017]根據本實用新型所述驅動電源，所述驅動電源的重複頻率大於預定的第二重複頻率值時，所述脈寬調節子模塊使所述脈衝雷射的脈衝寬度隨著重複頻率的增加而變窄。
[0018]本實用新型通過採用大功率電子電力技術，設置所述開關電源組件、所述恆流驅動組件，電壓控制模塊，使得輸出電流穩定，保證雷射器的穩定工作和使用壽命長。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型裝置結構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型優選實施例電路裝置結構示意圖；
[0021]圖3是本實用新型優選實施例的恆流驅動組件裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0023]由圖1所示，一種半導體泵浦雷射器的驅動電源100，包括:
[0024]一用於接入電源電流的輸入迴路10，輸入迴路10可接入220V的交流電為驅動電源提供工作電流；
[0025]一用於輸出電流到雷射器泵浦的輸出迴路40，經過濾波、整流、放大後的工作電流由輸出電路40輸出到半導體泵浦，驅動泵浦工作。
[0026]一切斷和/或接通電源的開關電源組件20，開關電源組件20控制電源的接通上電和/或切斷，安裝在開關電源組件20的開關可以是電磁開關、機械開關，可接入自動控制系統控制開關電源組件20。
[0027]—保持輸出電流穩恆輸出的恆流驅動組件30，半導體雷射器的泵浦需要穩定的工作電流，對于波形的完整程度要求很高，恆流驅動組件30可以對輸入電流進行濾波、整流、電壓調節，通過設定工作參數，輸出符合工作需求的輸出電流。
[0028]一切換輸出電流的脈衝工作模式和/或直流工作模式的模式切換模塊50，在半導體雷射器工作時，需要用到脈衝工作模式的輸出電流，同時也需要連續工作模式的輸出電流，模式切換模塊50可根據工作參數設置，切換工作模式。
[0029]所述輸入迴路10依次連接開關電源組件20、恆流驅動組件30、輸出迴路40 ;恆流驅動組件30連接模式切換模塊50。輸入迴路10傳送電流依次到開關電源組件20，輸出穩定的電流經恆流驅動組件30，後由輸出迴路40輸出高性能的電能驅動半導體泵浦，本實用新型可以根據輸出波形需要切換脈衝和/或連續的工作模式，脈衝響應快的優點保證半導體雷射器的穩定工作和使用壽命延長。
[0030]本實用新型還提供第二實施例，如圖2所示，驅動電源100還包括對驅動電源100的工作參數進行控制的面板控制模塊80，面板控制模塊80連接模式切換模塊50，各控制接口連接到此面板控制模塊80，更好的是，面板控制模塊80還包括一用於調節脈寬的脈寬調節子模塊81，調整對應輸出波形的特定脈寬，例如450us、500us、550us和lOOOus，連續調製的時候，可以實現連續調節脈寬範圍，當可調脈寬範圍是400us?IOOOus時，此連續範圍的脈寬數值都可實現。同時，所述面板控制模塊80還包括一用於控制輸出幅度的大小的幅度調節子模塊82，控制輸出波形，實現對半導體泵浦雷射器的激勵的控制，使得雷射幅度大小達到設定的幅度。驅動電源100還包括一用於給恆流驅動組件30的晶片進行供電的輔助供電模塊70，輔助供電模塊70連接輸入迴路10、恆流驅動組件30。
[0031]進一步地，為模式切換模塊50工作選擇脈衝模式和/或連續模式時，所述模式切換模塊50預設一第一重複頻率值，當模式切換模塊50的重複頻率大於該第一重複頻率值時，模式切換模塊50切換脈衝模式到連續模式。調節所述重複頻率時，輸出電流的調製頻率範圍根據泵浦的工作性能設定，切換工作模式的重複頻率取值超出選取在此工作頻率範圍即轉為連續工作模式，例如當調製頻率範圍大於IOOHz?IMHz可範圍時切換連續工作模式。
[0032]所述驅動電源預設第二重複頻率值，當驅動電源100的重複頻率大於該第二重複頻率值時，脈寬調節子模塊81使所述脈衝雷射的脈衝寬度隨著重複頻率的增加而變窄。藉助連接到各控制信號輸出的接口，面板控制模塊80可對驅動電源的各個工作參數進行調節。
[0033]如圖2所示，本實用新型提供第三實施例，恆流驅動組件30還包括一檢測輸出迴路40的電壓和/或調節開關電源組件30的電壓調節控制模塊60，電壓調節控制模塊60連接開關電源組件30，電壓調節控制模塊60對輸出電壓進行反饋調節，確保輸出電流的穩定，為半導體雷射器提供穩定輸入的恆流源。
[0034]驅動電源100還包括一顯示面板控制模塊80的控制值以及當前輸出幅度的顯示模塊90，顯示模塊90連接模式切換模塊50，利用面板控制模塊80對驅動電源100各個工作參數進行設置，可以顯示設置參數的操作界面，以及可以通過信號接口傳輸監控信號，所述操作界面顯示當前監控的輸出狀態的各個參數，根據顯示的輸出狀態參數可以實時監控半導體雷射器的運行。
[0035]以本實施例中的驅動電源100為例，AC220V輸入迴路分成兩路傳送，一路到開關電源組件20，輸出穩定的電流經恆流驅動組件30，後由輸出迴路40輸出高性能的80V/10A的電能驅動半導體泵浦。另一路經輔助供電模塊70提供恆流驅動組件30晶片所需的的電壓，電壓調節控制模塊60檢測輸出迴路的電壓自動去調節開關電源組件20的電壓的高低。
[0036]脈衝工作模式和連續工作模式的切換，以及脈寬調節，輸出幅度的大小的調節通過面板控制模塊80操作，去控制模式切換模塊50實現脈衝/直流切換控制，輸出一相應功能的調整信號,去調整恆流驅動組件30完成相應的功能，最後由輸出迴路40輸出。
[0037]顯示模塊90顯示面板控制模塊80的控制值以及當前輸出幅度，恆流工作方式下，顯示屏顯示雷射器的驅動電流值，接至信號輸出端，可觀測信號波形。實現全量程、可編程、精度高、性能穩定、輸出阻抗高、恆流特性好，藉此本實用新型能完成脈衝工作模式和連續工作模式的自由切換輸出，調節各個工作參數。
[0038]進一步地，所述恆流驅動組件30包括一電壓跟隨器，如圖3所示，恆流驅動組件30內增加一級電壓跟隨器UC，可大大減低脈衝電流的取樣內阻，把脈衝波形不失真地反饋到前級放大，保證輸出的穩定。
[0039]本實用新型中採用的半導體雷射器是用半導體材料作為工作物質的雷射器，由於物質結構上的差異，不同種類產生雷射的具體過程比較特殊。常用工作物質有砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。激勵方式有電注入、電子束激勵和光泵浦三種形式。半導體雷射器件，可分為同質結、單異質結、雙異質結等幾種。同質結雷射器和單異質結雷射器室溫時多為脈衝器件，而雙異質結雷射器室溫時可實現連續工作。因此更好的是採用雙異質結的工作物質作為半導體雷射器的泵浦。
[0040]本實施例中，半導體雷射器上電後，穩壓源輸出電壓達到穩定，驅動電流逐漸增加到雷射器的額定工作電流，有效地保證雷射器安全工作，防止短路造成電流瞬間變大，或使用過程中連接端接觸不良造成瞬間斷路等原因導致雷射器永久性損壞。
[0041]綜上所述，本實用新型採用大功率高頻電力電子技術，實現快速恆流控制，提高響應速度，輸出模式可切換脈衝模式或連續模式，從而安全穩定地驅動半導體泵浦。本實用新型連續半導體泵浦雷射器驅動電源方案，具有輸出噪聲小、恆流特性好、電流穩定、抗幹擾能力強延長了使用壽命的特點。
[0042]當然，本實用新型還可有其它多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本實用新型所附的權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種半導體泵浦雷射器的驅動電源，包括輸入迴路、輸出迴路，其特徵在於，還包括切斷和/或接通電源的開關電源組件，保持輸出電流穩恆輸出的恆流驅動組件，切換輸出電流的脈衝工作模式和/或連續工作模式的模式切換模塊； 所述輸入迴路依次連接所述開關電源組件、所述恆流驅動組件、所述輸出迴路；所述恆流驅動組件連接所述模式切換模塊。
2.根據權利要求1所述驅動電源，其特徵在於，所述驅動電源還包括對所述驅動電源的工作參數進行控制的面板控制模塊，所述面板控制模塊連接所述模式切換模塊。
3.根據權利要求2所述驅動電源，其特徵在於，所述驅動電源還包括一顯示所述面板控制模塊的控制值以及當前輸出幅度的顯示模塊，所述顯示模塊連接所述模式切換模塊。
4.根據權利要求2所述驅動電源，其特徵在於，所述恆流驅動組件還包括一檢測所述輸出迴路電壓並調節所述開關電源組件的電壓調節控制模塊，所述電壓調節控制模塊連接所述開關電源組件。
5.根據權利要求2所述驅動電源，其特徵在於，所述面板控制模塊還包括一用於調節脈寬的脈寬調節子模塊。
6.根據權利要求1所述驅動電源，其特徵在於，還包括輔助供電模塊，所述輔助供電模塊連接所述輸入迴路與所述恆流驅動組件。
7.根據權利要求2所述驅動電源，其特徵在於，所述面板控制模塊還包括一用於控制輸出幅度的大小的幅度調節子模塊。
8.根據權利要求2所述驅動電源，其特徵在於，所述恆流驅動組件包括一級電壓跟隨器。
9.根據權利要求5所述驅動電源，其特徵在於，所述模式切換模塊的重複頻率大於預定的第一重複頻率值時，所述模式切換模塊切換脈衝模式到連續模式。
10.根據權利要求9所述驅動電源，其特徵在於，所述驅動電源的重複頻率大於預定的第二重複頻率值時，所述脈寬調節子模塊使所述脈衝雷射的脈衝寬度隨著重複頻率的增加而變窄。
【文檔編號】H01S5/042GK203503975SQ201320323080
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年6月5日 優先權日:2013年6月5日
【發明者】何延偉, 胡小波 申請人:深圳市創鑫雷射技術有限公司