MAX1968的半導體激光溫控電路設計

應用zemax光學設計軟件模擬了一種多芯片半導體激光器光纖耦合模塊,將12支808nm單芯片半導體激光器輸出光束耦合進數(shù)值孔徑0.22、纖芯直徑105μm的光纖中,每支半導體激光器功率10w,光纖輸出端面功率達到116.84w,光纖耦合效率達到97.36%,亮度達到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重程度從大到小分別為垂軸誤差、軸向誤差、角向誤差。

半導體激光器輸出特性的影響因素 半導體激光器是一類非常重要的激光器，在光通信、光存儲等很多領域都有廣泛的應 用。下面我將探討半導體激光器的波長、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 半導體激光器的發(fā)射波長是由導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 決定半導體激光器輸出光波長的主要因素是半導體材料和溫度。 不同半導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。

脈沖半導體激光測距接收電路與計時方法研究 pulsesemiconductorlaserrangefinder receivingcircuitandtimingmethod 摘要 本論文詳細討論了一種可實現(xiàn)高速激光測距的接收電路和計時電 路。實驗系統(tǒng)采用apd作為光電傳感器，將激光脈沖信號轉變?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 鑒別電路分別確定計時起點和終點后，由計時電路來精確測量兩個時間 點之間的時間間隔?；趥鬟f延時插入法和cpld的工作原理，對快速 測距技術進行了研究，研制了一種能實現(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，增強了抗干擾能力。 關鍵詞：高速測距邏輯器件傳遞延時apd激光測距 abstract at

設計一種用于半導體激光器(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,實現(xiàn)了智能化、小型化,具有溫度穩(wěn)定性高、成本低等特點?；谙到y(tǒng)結構框圖對各部分組成、工作原理和軟件實現(xiàn)進行了分析。測試結果表明本模塊也適用于其它類型半導體器件的工作溫度控制。

實驗一半導體激光器p-i特性測試實驗 一、實驗目的 1.學習半導體激光器發(fā)光原理和光纖通信中激光光源工作原理 2.了解半導體激光器平均輸出光功率與注入驅(qū)動電流的關系 3.掌握半導體激光器p（平均發(fā)送光功率）-i（注入電流）曲線的測試方法 二、實驗儀器 1.zy12ofcom13bg型光纖通信原理實驗箱1臺 2.光功率計1臺 3.fc/pc-fc/pc單模光跳線1根 4.萬用表1臺 5.連接導線20根 三、實驗原理 半導體激光二極管（ld）或簡稱半導體激光器，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下發(fā)射一個和感應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體激光器光纖耦合模塊越來越受到人們的關注。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體激光器光纖耦合模塊的溫度成為人們關注的重點。

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

基于光學設計軟件zemax純非序列,設計了一種半導體激光器與單模光纖的高耦合效率系統(tǒng).設計過程中考慮了激光器發(fā)光面的大小,而不是將其看做點光源;在現(xiàn)有的非球面鏡透鏡單模光纖耦合系統(tǒng)基礎上進行了改進,通過百萬次光線追跡,測得所設計系統(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支持.

本文介紹一種半導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、電流對半導體激光器的影響,提出了防止半導體激光器損壞的措施和建議。

針對大功率半導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。文章分析了半導體激光器的工作原理和使用要求。提出了對單個半導體激光器驅(qū)動電源的基本要求。并根據(jù)對半導體激光器驅(qū)動電源的基本要求,結合系統(tǒng)指標的要求,確定驅(qū)動電源的主體電路結構,對部分電路作了分析。從實現(xiàn)電流精度角度考慮,設計并實現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)及外圍電路。從半導體激光器損壞機理角度考慮,設計并實現(xiàn)高效、可靠的保護電路及抗干擾電路。

采用射線法,計算增益隨波長的變化,推導出光纖光柵外腔半導體激光器(fgesl)輸出譜的表達式.結合載流子速率方程,對外腔半導體激光器輸出譜的精細結構進行了數(shù)值模擬研究.結果表明:光纖光柵外腔的輸出譜在反射帶寬內(nèi)呈現(xiàn)出多峰結構,隨著前端面反射率減小和耦合效率增加,輸出譜相應地變得比較穩(wěn)定.

通過軟件模擬和理論分析,對980nm半導體激光器高反膜的結構進行了優(yōu)化設計。選定ta2o5/sio2作為980nm半導體激光器的高反膜材料,通過軟件tfcalc進行仿真,對3種不同膜系結構的反射率和電場強度進行了對比分析,對鍍膜后和未鍍膜的器件分別進行測試。仿真結果表明:膜系結構為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。

文章從高功率半導體激光器光纖耦合模塊的組成和各個部分的機理出發(fā),詳細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因素。通過優(yōu)化原有工藝與采用新技術,提高了模塊的可靠性,拓寬了其應用領域。

文中提出了一種實現(xiàn)半導體激光器和多模光纖耦合的實用化方法。用一段直徑為600μm的裸石英光纖代替柱透鏡對半導體激光器輸出光束進行準直整形;用半球端光纖對光束進行聚焦后直接實現(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,因而有著廣泛的應用前景。

建立了半導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)結激光器光束特性進行了分析?；趆uygens-fresnel原理計算了激光光束遠場發(fā)散角以及光束束腰半徑。運用高斯光束與單模光纖耦合理論以及abcd矩陣理論進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創(chuàng)

根據(jù)雙光纖bragg光柵(fbg)外腔半導體激光器相干失效的物理過程,運用速率方程和雙fbg耦合模理論,分析了雙fbg外腔半導體激光器相干失效產(chǎn)生和控制的條件,提出了實現(xiàn)和控制雙fbg外腔半導體激光器相干失效多模穩(wěn)定工作的方法.雙fbg外腔半導體激光器在相干失效下具有多模的穩(wěn)定工作狀態(tài),相干失效長度縮短,相干失效長度內(nèi)光譜穩(wěn)定.實驗測量結果表明,外腔反射率為3%時,從非相干失效狀態(tài)到相干失效狀態(tài),半峰值全寬度從0.5nm突然展寬到0.9nm.在相干失效狀態(tài)下,功率穩(wěn)定,邊模抑制比大于45db,在0℃~c一70℃工作溫度范圍內(nèi)峰值波長漂移小于0.5nm,最小相干失效長度小于0.5m.雙fbg外腔半導體激光器相干失效的應用對提高光纖放大器和光纖激光器的性能具有重要意義.

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,在泵浦光纖激光器、材料處理、醫(yī)療儀器等領域都獲得了廣泛的應用。為了進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、光學元件加工簡單等特點。利用兩組反射鏡,將多只高功率激光二極管輸出光束經(jīng)準直、復合、聚焦,耦合進光纖輸出,根據(jù)激光二極管和光纖的相關參數(shù)設計了聚焦透鏡。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數(shù)值孔徑0.22、芯徑100μm的多模光纖中,當工作電流為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大功率半導體激光列陣(lda)的遠場光場的分布特點,利用多模光纖柱透鏡和光束轉換裝置對808nm半導體激光列陣的發(fā)散角進行壓縮整形,通過聚焦準直透鏡將激光束耦合進入芯徑為400μm的光纖,實現(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,有效地實現(xiàn)了對激光束的整形、壓縮,而且性能穩(wěn)定,可靠實用。

為了使半導體激光泵浦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軟件設計了ingaas/gaas應變量子阱結構,制作了發(fā)射波長為880nm的大功率半導體激光器列陣。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60.8w,光譜半高全寬(fwhm)為2.4nm。為進一步改善大功率半導體激光器列陣的光束質(zhì)量,增加半導體激光端面泵浦功率密度,采用階梯反射鏡組對880nm大功率半導體激光器列陣進行了光束整形,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,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73.8%,尾纖芯徑φ為400μm,數(shù)值孔徑(na)為0.22。

隨著半導體激光光源在激光加工領域的應用不斷擴展,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,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的單管半導體激光器通過合束技術耦合進光纖,制備了一種高效率的半導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%,這種高效率半導體激光器光纖耦合模塊,可用于激光打標、塑料加工等領域。