CN102593713B - 一种模拟半导体激光器自动功率控制的电路 - Google Patents

一种模拟半导体激光器自动功率控制的电路 Download PDF

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Abstract

一种模拟半导体激光器自动功率控制的电路，属于电子电路技术领域。包括设定电流电压转换电路、探测电流电压转换电路、差分放大电路和反馈电路四个部分，电压转换电路将设定电流和探测电流经同等电路把电流信号转化为电压信号，差分放大电路的作用是得到较大增益的差模输出信号和较小增益的共模输出信号，最终得到合理的输出电压驱动半导体激光器的注入电流，由于半导体激光器注入电流与光电探测器探测电流有线性关系，反馈电路采用的是比例电流源。本发明是用电路完全模拟半导体激光器自动功率控制的功能，避免使用真实的激光器件，为实验条件下器件的应用提供了一种解决思路。

Description

一种模拟半导体激光器自动功率控制的电路
技术领域
本发明涉及一种模拟半导体激光器自动功率控制的电路，属于电子电路技术领域。
背景技术
由于半导体激光器对注入电流和环境温度等一些因素的依赖性很大，因此在使用半导体激光器的控制系统中，必须配备自动功率控制、自动温度控制等一系列控制系统，用于保证稳定的功率输出。避免因为功率过大而损坏激光器件或其他器件，达到系统稳定工作的要求。在半导体激光器控制系统的设计过程中，通常通过电路实验获得控制系统的可靠性。激光器包括半导体激光器，要达到激光输出，其条件是相当苛刻的，既要实现粒子数反转，还要达到增益大于损耗，可见用真实的激光器来模拟控制系统的可靠性，其代价是相当大的，因此需要寻求方便简单的方法。本设计就是采用电路模拟的方法，用电路中的输入、输出电信号来模拟半导体激光器和光电探测器的功能，从而避免使用真实的半导体激光器和光电探测器，达到了方便简单的作用。
发明内容
本发明的目的在于设计一种模拟半导体激光器自动功率控制的电路装置，用于在电路模拟实验中模拟自动功率控制功能。根据半导体激光器的P-I曲线和光电探测器的I-P曲线，用电路中的电信号来模拟各种参数的关系，设计一种电路装置来模拟自动功率控制的功能。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种模拟半导体激光器自动功率控制的电路，包括设定电流电压转换电路、探测电流电压转换电路、差分放大电路和反馈电路；设定电流电压转换电路是由Q1和Q3组成镜像电流源，Q1的漏极通过可调电阻R1连接电源的正极，Q2为有源负载，Q2的漏极连接Q3的漏极，Q2的源极连接电源的正极；探测电流电压转换电路是由Q5和Q6组成镜像电流源，Q4为有源负载，Q4的漏极连接Q5的漏极，Q4的源极连接电源的正极；差分放大电路是由Q9、Q10构成差分放大器，电阻R3、R4为负载电阻，Q9的漏极和Q10的漏极分别通过电阻R3和R4连接电源的正极，Q9的源极和Q10的源极相连，Q7和Q8组成镜像电流源，Q7通过可调电阻R2连接电源的正极，Q8的漏极连接Q9的源极；反馈电路为由Q11、Q12、电阻R6和电阻R7构成的比例电流源，Q11的源极通过R6、R7与Q12的源极连接，Q11的漏极通过可调电阻R5连接Q5的源极，Q6为有源负载，Q12的漏极连接Q6的漏极；设定电流电压转换电路的Q3的漏极连接到差分放大电路的Q9的栅极，Q9的漏极连接到反馈电路中电阻R6、R7的公共端，探测电流电压转换电路的Q5的漏极连接到差分放大电路的Q10的栅极。
所述的Q1-Q12为MOS管，Q1、Q3、Q5-Q8的型号为IRFP150或IRFP151，Q2、Q4的型号为IRF9620或IRF9610，Q9、Q10的型号为IRFF220或IRFF222，Q11、Q12的型号为IRM9140。
工作原理：
半导体激光器在封装的过程中，会封装一个背向光光电检测二极管，因此利用PD探测激光器的输出光功率，即用PD的探测电流来表征LD输出光功率，并通过设定一额定电流Iset(此电流对应最佳输出光功率的探测电流)与PD探测电流Ipd进行比较：当Ipd＞Iset时，表征此时的激光输出功率大于额定功率，应减小激光器的注入电流Ild，从而降低激光输出功率；当Ipd＜Iset时，表征此时的激光输出光功率小于额定功率，应增大激光器注入电流Ild，从而升高激光器输出功率；最终达到Ipd＝Iset。
本发明的优点：
1、本发明通过常用的电路元件来模拟半导体激光器自动功率控制，避免使用真实的激光器件，为实验条件下器件的应用提供了一种解决思路。
2、本发明首次提出了一种在电路中通过电路元件来模拟光学器件功能的电路装置，为电路的模拟实验提出了新的解决思路。
附图说明
图1是本发明的电路结构图。
其中，101为设定电流的电压转换电路，102为探测电流的电压转换电路，103为差分放大电路，104为反馈电路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
一种模拟半导体激光器自动功率控制的电路，如图1所示，包括设定电流电压转换电路、探测电流电压转换电路、差分放大电路和反馈电路；设定电流电压转换电路是由Q1和Q3组成镜像电流源，Q1的漏极通过可调电阻R1连接电源的正极，Q2为有源负载，Q2的漏极连接Q3的漏极，Q2的源极连接电源的正极；探测电流电压转换电路是由Q5和Q6组成镜像电流源，Q4为有源负载，Q4的漏极连接Q5的漏极，Q4的源极连接电源的正极；差分放大电路是由Q9、Q10构成差分放大器，电阻R3、R4为负载电阻，Q9的漏极和Q10的漏极分别通过电阻R3和R4连接电源的正极，Q9的源极和Q10的源极相连，Q7和Q8组成镜像电流源，Q7通过可调电阻R2连接电源的正极，Q8的漏极连接Q9的源极；反馈电路为由Q11、Q12、电阻R6和电阻R7构成的比例电流源，Q11的源极通过R6、R7与Q12的源极连接，Q11的漏极通过可调电阻R5连接Q5的源极，Q6为有源负载，Q12的漏极连接Q6的漏极；设定电流电压转换电路的Q3的漏极连接到差分放大电路的Q9的栅极，Q9的漏极连接到反馈电路中电阻R6、R7的公共端，探测电流电压转换电路的Q5的漏极连接到差分放大电路的Q10的栅极。
所述的Q1-Q12为MOS管，Q1、Q3、Q5-Q8的型号为IRFP150，Q2、Q4的型号为IRF9620，Q9、Q10的型号为IRFF220，Q11、Q12的型号为IRM9140。
实施例2：
一种模拟半导体激光器自动功率控制的电路，电路结构与实施例1相同，不同之处在于，Q1、Q3、Q5-Q8的型号为IRFP151，Q2、Q4的型号为IRF9610，Q9、Q10的型号为IRFF222。

Claims (2)

1.一种模拟半导体激光器自动功率控制的电路，其特征在于，包括设定电流电压转换电路、探测电流电压转换电路、差分放大电路和反馈电路；设定电流电压转换电路是由MOS管Q1和MOS管Q3组成镜像电流源，MOS管Q1的漏极通过可调电阻R1连接电源的正极，MOS管Q2为有源负载，MOS管Q2的漏极连接MOS管Q3的漏极，MOS管Q2的源极连接电源的正极；探测电流电压转换电路是由MOS管Q5和MOS管Q6组成镜像电流源，MOS管Q4为有源负载，MOS管Q4的漏极连接MOS管Q5的漏极，MOS管Q4的源极连接电源的正极；差分放大电路是由MOS管Q9、MOS管Q10构成差分放大器，电阻R3、R4为负载电阻，MOS管Q9的漏极和MOS管Q10的漏极分别通过电阻R3和R4连接电源的正极，MOS管Q9的源极和MOS管Q10的源极相连，MOS管Q7和MOS管Q8组成镜像电流源，MOS管Q7通过可调电阻R2连接电源的正极，MOS管Q8的漏极连接MOS管Q9的源极；反馈电路为由MOS管Q11、MOS管Q12、电阻R6和电阻R7构成的比例电流源，MOS管Q11的源极通过电阻R6、电阻R7与MOS管Q12的源极连接，MOS管Q11的漏极通过可调电阻R5连接MOS管Q5的源极，MOS管Q6为有源负载，MOS管Q12的漏极连接MOS管Q6的漏极；设定电流电压转换电路的MOS管Q3的漏极连接到差分放大电路的MOS管Q9的栅极，MOS管Q9的漏极连接到反馈电路中电阻R6、R7的公共端，探测电流电压转换电路的MOS管Q5的漏极连接到差分放大电路的MOS管Q10的栅极。
2.如权利要求1所述的一种模拟半导体激光器自动功率控制的电路，其特征在于，所述MOS管Q1、MOS管Q3、MOS管Q5—MOS管Q8的型号为IRFP150或IRFP151,MOS管Q2、MOS管Q4的型号为IRF9620或IRF9610,MOS管Q9、MOS管Q10的型号为IRFF220或IRFF222,MOS管Q11、MOS管Q12的型号为IRM9140。
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