MAX1968的半導(dǎo)體激光溫控電路設(shè)計(jì)

應(yīng)用zemax光學(xué)設(shè)計(jì)軟件模擬了一種多芯片半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊,將12支808nm單芯片半導(dǎo)體激光器輸出光束耦合進(jìn)數(shù)值孔徑0.22、纖芯直徑105μm的光纖中,每支半導(dǎo)體激光器功率10w,光纖輸出端面功率達(dá)到116.84w,光纖耦合效率達(dá)到97.36%,亮度達(dá)到8.88mw/(cm2·sr)。通過zemax和origin軟件分析了光纖對接出現(xiàn)誤差以及單芯片半導(dǎo)體激光器安裝出現(xiàn)誤差時對光纖耦合效率的影響,得出誤差對光纖耦合效率影響的嚴(yán)重程度從大到小分別為垂軸誤差、軸向誤差、角向誤差。

半導(dǎo)體激光器輸出特性的影響因素 半導(dǎo)體激光器是一類非常重要的激光器，在光通信、光存儲等很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng) 用。下面我將探討半導(dǎo)體激光器的波長、光譜、光功率、激光束的空間分布等四個方面的 輸出特性，并分析影響這些輸出特性的主要因素。 1．波長 半導(dǎo)體激光器的發(fā)射波長是由導(dǎo)帶的電子躍遷到價帶時所釋放出的能量決定的，這個能 量近似等于禁帶寬度eg(ev)。 hf=eg f(hz)和λ(μm)分別為發(fā)射光的頻率和波長 且c=3×108m/s，h=6.628×10-34j·s，lev=1.60×10-19j 得 決定半導(dǎo)體激光器輸出光波長的主要因素是半導(dǎo)體材料和溫度。 不同半導(dǎo)體材料有不同的禁帶寬度eg，因而有不同的發(fā)射波長λ：gaalas-gaas材料 適用于0.85μm波段，ingaasp-inp材料適用于1.3~1.55μm波段。

脈沖半導(dǎo)體激光測距接收電路與計(jì)時方法研究 pulsesemiconductorlaserrangefinder receivingcircuitandtimingmethod 摘要 本論文詳細(xì)討論了一種可實(shí)現(xiàn)高速激光測距的接收電路和計(jì)時電 路。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用apd作為光電傳感器，將激光脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷?電流脈沖，經(jīng)過兩級放大后，信號變?yōu)榉容^大的電壓脈沖，經(jīng)過時點(diǎn) 鑒別電路分別確定計(jì)時起點(diǎn)和終點(diǎn)后，由計(jì)時電路來精確測量兩個時間 點(diǎn)之間的時間間隔?；趥鬟f延時插入法和cpld的工作原理，對快速 測距技術(shù)進(jìn)行了研究，研制了一種能實(shí)現(xiàn)收到回波脈沖后80ns內(nèi)完成 測距，測距精度士0.2m的計(jì)時電路，并將該電路集成于一片可編程邏 輯器件中，減小了電路面積和功耗，增強(qiáng)了抗干擾能力。 關(guān)鍵詞：高速測距邏輯器件傳遞延時apd激光測距 abstract at

設(shè)計(jì)一種用于半導(dǎo)體激光器(sl)工作溫度調(diào)節(jié)控制模塊,通過采用雙溫度測試、內(nèi)嵌8位微控制器(mcu)、256級電流輸出等,實(shí)現(xiàn)了智能化、小型化,具有溫度穩(wěn)定性高、成本低等特點(diǎn)?；谙到y(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖對各部分組成、工作原理和軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析。測試結(jié)果表明本模塊也適用于其它類型半導(dǎo)體器件的工作溫度控制。

實(shí)驗(yàn)一半導(dǎo)體激光器p-i特性測試實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.學(xué)習(xí)半導(dǎo)體激光器發(fā)光原理和光纖通信中激光光源工作原理 2.了解半導(dǎo)體激光器平均輸出光功率與注入驅(qū)動電流的關(guān)系 3.掌握半導(dǎo)體激光器p（平均發(fā)送光功率）-i（注入電流）曲線的測試方法 二、實(shí)驗(yàn)儀器 1.zy12ofcom13bg型光纖通信原理實(shí)驗(yàn)箱1臺 2.光功率計(jì)1臺 3.fc/pc-fc/pc單模光跳線1根 4.萬用表1臺 5.連接導(dǎo)線20根 三、實(shí)驗(yàn)原理 半導(dǎo)體激光二極管（ld）或簡稱半導(dǎo)體激光器，它通過受激輻射發(fā)光，（處于高 能級e2的電子在光場的感應(yīng)下發(fā)射一個和感應(yīng)光子一模一樣的光子，而躍遷到低能級 e1，這個過程稱為光的受激輻射，所謂一模一樣，是指發(fā)射光子和感應(yīng)光子不僅頻率 相同，而且相位、偏振方向和傳播方向都相同，它和感應(yīng)光子是相干的。）是一種閾 值器件。由于受激輻射與

隨著光纖激光器技術(shù)的飛速發(fā)展,作為光纖激光器泵浦源的高功率,高亮度的大功率半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊越來越受到人們的關(guān)注。提高光纖耦合效率和光纖耦合模塊的可靠性,有效控制大功率半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊的溫度成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。

半導(dǎo)體激光器溫度模糊控制的dsp實(shí)現(xiàn)——文章針對半導(dǎo)體激光器對溫度穩(wěn)定性的要求，采用fuzzy-pid算法，設(shè)計(jì)了基于tms320f2812的半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)，并給出了軟件流程。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，采用載波頻率為50khz的pwm控制，系統(tǒng)在2分鐘內(nèi)成功將半導(dǎo)體激光器的...

基于光學(xué)設(shè)計(jì)軟件zemax純非序列,設(shè)計(jì)了一種半導(dǎo)體激光器與單模光纖的高耦合效率系統(tǒng).設(shè)計(jì)過程中考慮了激光器發(fā)光面的大小,而不是將其看做點(diǎn)光源;在現(xiàn)有的非球面鏡透鏡單模光纖耦合系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),通過百萬次光線追跡,測得所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的耦合效率大于54%.用zemax和origin軟件分析了單模光纖與耦合系統(tǒng)對接出現(xiàn)誤差情況下對耦合效率的影響,分別給出了各種對接誤差情況下的耦合效率變化曲線,為耦合系統(tǒng)的工程安裝提供理論分析和技術(shù)支持.

本文介紹一種半導(dǎo)體激光器溫度控制電路及其輔助調(diào)試電路(含軟件),電路采用peltier模塊集成溫度控制器max1978,溫控精度約為0．02℃,該電路用于痕量氣體光譜法檢測系統(tǒng)。

分析了驅(qū)動電源及瞬態(tài)電壓、電流對半導(dǎo)體激光器的影響,提出了防止半導(dǎo)體激光器損壞的措施和建議。

針對大功率半導(dǎo)體激光器價格較為昂貴的現(xiàn)狀,我們用一個驅(qū)動電源同時驅(qū)動若干個激光二極管,并使其各自能夠獨(dú)立工作,再通過光纖合束器將這若干束激光耦合輸出,從而得到較大的功率和性價比,特別是對大功率激光二極管更能顯著地提高性價比。文章分析了半導(dǎo)體激光器的工作原理和使用要求。提出了對單個半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電源的基本要求。并根據(jù)對半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電源的基本要求,結(jié)合系統(tǒng)指標(biāo)的要求,確定驅(qū)動電源的主體電路結(jié)構(gòu),對部分電路作了分析。從實(shí)現(xiàn)電流精度角度考慮,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)及外圍電路。從半導(dǎo)體激光器損壞機(jī)理角度考慮,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)高效、可靠的保護(hù)電路及抗干擾電路。

采用射線法,計(jì)算增益隨波長的變化,推導(dǎo)出光纖光柵外腔半導(dǎo)體激光器(fgesl)輸出譜的表達(dá)式.結(jié)合載流子速率方程,對外腔半導(dǎo)體激光器輸出譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究.結(jié)果表明:光纖光柵外腔的輸出譜在反射帶寬內(nèi)呈現(xiàn)出多峰結(jié)構(gòu),隨著前端面反射率減小和耦合效率增加,輸出譜相應(yīng)地變得比較穩(wěn)定.

通過軟件模擬和理論分析,對980nm半導(dǎo)體激光器高反膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。選定ta2o5/sio2作為980nm半導(dǎo)體激光器的高反膜材料,通過軟件tfcalc進(jìn)行仿真,對3種不同膜系結(jié)構(gòu)的反射率和電場強(qiáng)度進(jìn)行了對比分析,對鍍膜后和未鍍膜的器件分別進(jìn)行測試。仿真結(jié)果表明:膜系結(jié)構(gòu)為al2o3(ta2o5/sio2)7ta2o5的高反膜性能良好,鍍膜后的閾值電流減小了20ma左右,斜率效率從0.48增加到了0.86。

文章從高功率半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊的組成和各個部分的機(jī)理出發(fā),詳細(xì)分析了影響其可靠性的因素,主要有以下三個方面:激光器自身的因素、耦合封裝工藝和電學(xué)因素。通過優(yōu)化原有工藝與采用新技術(shù),提高了模塊的可靠性,拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。

文中提出了一種實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器和多模光纖耦合的實(shí)用化方法。用一段直徑為600μm的裸石英光纖代替柱透鏡對半導(dǎo)體激光器輸出光束進(jìn)行準(zhǔn)直整形;用半球端光纖對光束進(jìn)行聚焦后直接實(shí)現(xiàn)和光纖耦合,來代替聚焦透鏡和光纖耦合的環(huán)節(jié)。研究表明:采用該方法耦合效率在80.0%左右,同時最大程度解決了使用柱透鏡和聚焦透鏡的組合透鏡耦合系統(tǒng)時存在的調(diào)試與封裝困難的問題,且工藝穩(wěn)定,因而有著廣泛的應(yīng)用前景。

建立了半導(dǎo)體激光器與單模光纖通過球透鏡耦合的光傳輸模型,對雙異質(zhì)結(jié)激光器光束特性進(jìn)行了分析?；趆uygens-fresnel原理計(jì)算了激光光束遠(yuǎn)場發(fā)散角以及光束束腰半徑。運(yùn)用高斯光束與單模光纖耦合理論以及abcd矩陣?yán)碚撨M(jìn)行了激光器與單模光纖的球透鏡耦合效率分析,給出了最優(yōu)化的耦合封裝工藝參數(shù),以及各個影響耦合效率的參數(shù)容忍度,對半導(dǎo)體激光器與單模光纖的球透鏡耦合封裝具有重要意義。

2010年1月,西安炬光科技有限公司在國內(nèi)首次推出連續(xù)半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊fc(fibercoupled)系列產(chǎn)品。這是一款融合了炬光科技多項(xiàng)創(chuàng)

光纖耦合輸出的高功率激光二極管模塊具有體積小、光束質(zhì)量好、亮度高等特點(diǎn),在泵浦光纖激光器、材料處理、醫(yī)療儀器等領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用。為了進(jìn)一步提高光纖耦合激光二極管模塊的輸出功率,提出了基于多只激光二極管串聯(lián)的光纖耦合方法。這種方法具有耦合效率高、光學(xué)元件加工簡單等特點(diǎn)。利用兩組反射鏡,將多只高功率激光二極管輸出光束經(jīng)準(zhǔn)直、復(fù)合、聚焦,耦合進(jìn)光纖輸出,根據(jù)激光二極管和光纖的相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)了聚焦透鏡。利用特殊加工的aln材料作為過渡熱沉解決了激光二極管的導(dǎo)熱和相互之間的絕緣問題。采用這種方法將4只輸出波長為980nm的高功率激光二極管輸出光束耦合進(jìn)數(shù)值孔徑0.22、芯徑100μm的多模光纖中,當(dāng)工作電流為4.0a時,光纖連續(xù)輸出功率為11.6w,耦合效率大于79%。

根據(jù)808nm大功率半導(dǎo)體激光列陣(lda)的遠(yuǎn)場光場的分布特點(diǎn),利用多模光纖柱透鏡和光束轉(zhuǎn)換裝置對808nm半導(dǎo)體激光列陣的發(fā)散角進(jìn)行壓縮整形,通過聚焦準(zhǔn)直透鏡將激光束耦合進(jìn)入芯徑為400μm的光纖,實(shí)現(xiàn)了30w的功率輸出,其中最大耦合效率大于80%,光纖的數(shù)值孔徑(na)為0.22。通過分析其輸出光斑和輸出曲線,表明lda與光纖耦合系統(tǒng)不僅從各個方向同時壓縮了激光束的發(fā)散角,有效地實(shí)現(xiàn)了對激光束的整形、壓縮,而且性能穩(wěn)定,可靠實(shí)用。

為了使半導(dǎo)體激光泵浦nd∶yvo4固體激光器能獲得大功率、高光束質(zhì)量、線偏振的激光輸出,利用pics3d軟件設(shè)計(jì)了ingaas/gaas應(yīng)變量子阱結(jié)構(gòu),制作了發(fā)射波長為880nm的大功率半導(dǎo)體激光器列陣。該激光器列陣激射區(qū)單元寬為100μm,周期為200μm,填充因子為50%,激光器列陣cs封裝模塊室溫連續(xù)輸出功率達(dá)60.8w,光譜半高全寬(fwhm)為2.4nm。為進(jìn)一步改善大功率半導(dǎo)體激光器列陣的光束質(zhì)量,增加半導(dǎo)體激光端面泵浦功率密度,采用階梯反射鏡組對880nm大功率半導(dǎo)體激光器列陣進(jìn)行了光束整形,利用階梯鏡金屬表面反射率受近紅外波長變化影響小的特點(diǎn),研制出高穩(wěn)定性、大功率光纖耦合模塊。模塊輸出功率為44.9w,光-光耦合效率達(dá)73.8%,尾纖芯徑φ為400μm,數(shù)值孔徑(na)為0.22。

隨著半導(dǎo)體激光光源在激光加工領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)展,以激光二極管陣列制成的光纖耦合模塊由于存在耦合效率低的缺點(diǎn),已不能滿足激光加工低成本的需求,因此研制高耦合效率的半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊變得十分重要。本文將8只波長為808nm、輸出功率為5w的單管半導(dǎo)體激光器通過合束技術(shù)耦合進(jìn)光纖,制備了一種高效率的半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊。光纖芯徑為200μm、數(shù)值孔徑(na)為0.22,光纖輸出功率為33.2w,耦合效率超過83%,這種高效率半導(dǎo)體激光器光纖耦合模塊,可用于激光打標(biāo)、塑料加工等領(lǐng)域。

利用光纖柱透鏡和光束轉(zhuǎn)換裝置壓縮半導(dǎo)體激光器列陣(lda)的發(fā)散角,然后通過聚焦透鏡將激光束耦合入芯徑為400μm的微球透鏡光纖。lda與光纖耦合輸出后,實(shí)現(xiàn)33w的高出纖功率,最高耦合效率大于80%,光纖的數(shù)值孔徑(na)為0.22。