CN106785893A - 一种激光二极管幅度调制电路 - Google Patents

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姜赟
袁洁
霍道玉
霍崇基
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0427—Electrical excitation ; Circuits therefor for applying modulation to the laser

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Abstract

本发明公开了一种激光二极管幅度调制电路，包括功率检测放大电路、功率控制电路、误差电压放大器和激光二极管驱动电路，所述功率控制电路连接误差电压放大器，误差电压放大器还分别连接功率检测放大电路和激光二极管驱动电路，本发明激光二极管幅度调制电路由于利用了实时功率反馈的机制，能够实时调整激光二极管的工作电流，消除激光二极管因温度、调制频率、发光效率和老化等影响，保持激光二极管输出功率始终跟随控制功率的变化，扩展了激光二极管的工作温度范围和工作线性区，延长了产品整体寿命。

Description

一种激光二极管幅度调制电路
技术领域
本发明涉及一种调制电路，具体是一种激光二极管幅度调制电路。
背景技术
相位式激光测距、有线电视和激光通信等应用场合都需要对激光二极管(LD)的输出光功率进行连续波幅度调制(AMCW)。激光二极管具有阈值特性，其阈值电流和温度、调制频率和老化情况相关，而且激光二极管的发光效率也和温度相关，从而影响激光二极管输出光功率的稳定；为了维持激光二极管输出光功率稳定，一般采用自动温度控制(ATC)技术或自动功率控制(APC)技术。由于温度控制具有功耗高和体积大的缺点，因此在对光谱要求不高的应用中普遍采用自动功率控制技术。传统采用自动功率控制技术的幅度调制方法如下：通过光电二极管(PD)监测激光二极管输出的平均光功率，再把输出的平均光功率和设定功率值比较，根据比较结果及时调整激光二极管的工作电流，从而维持激光二极管输出的平均光功率稳定。该调制方法的激光二极管工作电流得到补偿，可工作于较大的温度范围，然而只对激光二极管的平均功率进行反馈，并未对调制电流产生的调制功率进行反馈，因此存在以下缺点：1、激光二极管的外微分量子效率随温度升高越来越小，导致激光二极管的调制功率幅度随温度的升高而变小；2、在阈值电流以上，激光二极管的P-I线性区一般很小，因此调制波形非线性失真严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光二极管幅度调制电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种激光二极管幅度调制电路，包括功率检测放大电路、功率控制电路、误差电压放大器和激光二极管驱动电路，所述功率控制电路连接误差电压放大器，误差电压放大器还分别连接功率检测放大电路和激光二极管驱动电路。
作为本发明的进一步方案：所述功率检测放大电路上还接有功率监测二极管PD。
作为本发明的进一步方案：所述激光二极管驱动电路还接有发光二极管LD。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明激光二极管幅度调制电路由于利用了实时功率反馈的机制，能够实时调整激光二极管的工作电流，消除激光二极管因温度、调制频率、发光效率和老化等影响，保持激光二极管输出功率始终跟随控制功率的变化，扩展了激光二极管的工作温度范围和工作线性区，延长了产品整体寿命。
附图说明：
图1是本发明的激光二极管幅度调制电路功能方框示意图；
图2是本发明的激光二极管幅度调制电路的实施例一电路图；
图3是本发明的激光二极管幅度调制电路的实施例二电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，一种激光二极管幅度调制电路，包括：一功率检测放大电路300，其连接一功率监测二极管301，对功率监测二极管301输出的电流信号进行调理和放大，并提供一反馈电压信号至误差电压放大电路200；一误差电压放大器200，其用于将功率控制电路输出的电压信号和功率检测放大电路输出反馈电压信号进行作差并放大后，提供一输出电压至激光二极管驱动电路400；一激光二极管驱动电路400，其用于提供激光二极管401发光所需的电流，使激光二极管401发光，并且对激光二极管401进行限流保护；一功率控制电路100，其对输入的偏置电压信号(Vref)和调制电压信号(Vm)进行运算，并输出功率控制所需的电压信号(Vin)，其中偏置电压信号(Vref)用于设置激光二极管401输出的偏置功率；其中功率检测放大电路300输出的电压信号连接至误差电压放大器200的一输入端，功率控制电路100输出的电压信号连接至误差电压放大器200的另一输入端，误差电压放大器200的输出连接激光二极管驱动电路400；功率检测放大电路300、功率监测二极管301、误差电压放大电路200、激光二极管驱动电路400和激光二极管401的连接组成一个负反馈环路，并且该负反馈环路具有足够高的频率响应带宽，0到100MHz甚至到200MHz，使得激光二极管401输出光功率能够实时跟随功率控制电压信号(Vin)的变化。
本发明的工作原理是：作为本发明的一种实施例，参考图2，是本发明的激光二极管幅度调制电路的实施例一电路图。如图2所示，电阻RD连接功率监测二极管301，电阻RD上产生和激光二极管401输出光功率成正比的电压信号；运算放大器A1、电阻R1和电阻R2组成电压放大器，对电阻RD上的电压进行放大，并输出至误差电压放大器200的反向输入端；误差电压放大器200由一个运算放大器A4、一个电阻R和一个电容C组成，电阻R和电容C用于相位补偿，保证反馈环路的稳定；功率控制电路100由运放A2、运放A3、电阻R3、电阻R4组成，运放A2、运放A3分别配置为跟随器，电阻R3和电阻R4实现调制电压信号Vm和偏置电压信号Vref的求和算法，得到功率控制电压信号(Vin)；激光二极管驱动电路400，由一个高频三极管Q1、一电阻Re和一电阻R5组成，电阻Re连接在三极管Q1的发射极和地之间，可以扩展激光二极管驱动电路的频率响应的带宽，电阻R5用于限制激光二极管最大电流。
作为本发明的另一种实施例，参考图3，是本发明的激光二极管幅度调制电路的实施例二电路图。如图3所示，该实施例与上一种实施例不同之处在于：1)该实施例中功率检测放大电路300将电阻RD上的电压直接反馈至误差电压放大电路200的反向输入端；2)误差电压放大电路200中用于反馈环相位补偿的电阻R，由电阻RD充当；改实施例的反馈回路延迟较小，可以实现更高的调制带宽；对此本发明的其余部分不再详细赘述。

Claims (3)

1.一种激光二极管幅度调制电路，包括功率检测放大电路、功率控制电路、误差电压放大器和激光二极管驱动电路，其特征在于，所述功率控制电路连接误差电压放大器，误差电压放大器还分别连接功率检测放大电路和激光二极管驱动电路。
2.根据权利要求1所述的一种激光二极管幅度调制电路，其特征在于，所述功率检测放大电路上还接有功率监测二极管PD。
3.根据权利要求1所述的一种激光二极管幅度调制电路，其特征在于，所述激光二极管驱动电路还接有发光二极管LD。
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