Treiber für Halbleiterlaserdioden

Halbleiterlaserdioden, die elektrische Energie direkt in Lichtenergie umwandeln können, zeichnen sich durch hohe Helligkeit, hohe Effizienz, lange Lebensdauer, geringe Größe und direkte Modulation aus.

Der Unterschied zwischen einer Halbleiterlaserdiode LD und einer gewöhnlichen Leuchtdiode LED besteht darin, dass LD Licht durch stimulierte Emissionsrekombination emittiert und die emittierten Photonen in die gleiche Richtung und in der gleichen Phase sind; während LED die spontane Emissionsrekombination von in den aktiven Bereich injizierten Trägern nutzt, um Photonen zu emittieren. Richtung und Phase sind zufällig.

Im Wesentlichen wird die Laserdiode LD also wie eine gewöhnliche Leuchtdiode mit Strom betrieben, die Laserdiode benötigt jedoch einen größeren Strom.

Als Lichtquellen (Seedquellen, optische Module) können Laserdioden mit geringer Leistung verwendet werden. Zu den häufig verwendeten Gehäusen gehören TO56, Butterfly-Gehäuse usw.

Hochleistungslaserdioden können direkt als Laser oder als Pumpquellen für Verstärker eingesetzt werden.

Anweisungen zum Laserdioden-LD-Treiber:

1. Konstantstromantrieb: Aufgrund der Volt-Ampere-Eigenschaften der Diode wird die Leitungsspannung an beiden Enden relativ wenig von Stromänderungen beeinflusst, sodass sie nicht als Spannungsquelle zum Antrieb von Laserdioden geeignet ist. Zum Antrieb von Laserdioden ist ein konstanter Gleichstrom erforderlich. Bei Verwendung als Lichtquelle beträgt der Antriebsstrom im Allgemeinen ≤500 mA. Bei Verwendung als Pumpquelle beträgt der Antriebsstrom normalerweise etwa 10 A.

2. ATC-Steuerung (automatische Temperaturregelung): Der Schwellenstrom der Lichtquelle, insbesondere des Lasers, ändert sich mit Temperaturänderungen, was zu einer Änderung der optischen Ausgangsleistung führt. ATC wirkt direkt auf die Lichtquelle und sorgt dafür, dass die optische Ausgangsleistung der Lichtquelle stabil ist und nicht durch plötzliche Temperaturänderungen beeinflusst wird. Gleichzeitig werden die Eigenschaften des Wellenlängenspektrums von Laserdioden auch von der Temperatur beeinflusst. Der Temperaturkoeffizient des Wellenlängenspektrums von FP-Laserdioden beträgt normalerweise 0,35 nm/℃, und der Temperaturkoeffizient des Wellenlängenspektrums von DFB-Laserdioden beträgt normalerweise 0,06 nm/℃. Einzelheiten finden Sie in den Grundlagen fasergekoppelter Halbleiterlaser. Der Temperaturbereich liegt im Allgemeinen zwischen 10 und 45 °C. Am Beispiel des Butterfly-Pakets sind die Pins 1 und 2 Thermistoren zur Überwachung der Temperatur der Laserröhre, normalerweise 10K-B3950-Thermistoren, die eine Rückmeldung an das ATC-Steuerungssystem geben, um den TEC-Kühlchip an den Pins 6 und 7 zur Steuerung anzutreiben die Temperatur der Laserröhre. , Vorwärtsspannungskühlung, negative Spannungsheizung

3. APC-Steuerung (automatische Leistungssteuerung): Die Laserdiode altert nach einer gewissen Nutzungsdauer, was zu einer Verringerung der optischen Ausgangsleistung führt. Durch die APC-Steuerung kann sichergestellt werden, dass die optische Leistung innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Dadurch wird nicht nur eine Abschwächung der optischen Leistung verhindert, sondern auch verhindert, dass Fehler im Konstantstromkreis aufgrund übermäßiger optischer Leistung Schäden an der Laserröhre verursachen.

Am Beispiel des Butterfly-Gehäuses sind die Pins 4 und 5 PD-Dioden, die mit einem Transimpedanzverstärker als Fotodetektor kombiniert sind, um die optische Leistung der Laserdiode zu überwachen. Wenn die optische Leistung abnimmt, erhöhen Sie den Konstantstrom-Treiberstrom. Andernfalls verringern Sie den Antriebsstrom.

Obwohl sowohl ATC als auch APC darauf abzielen, die optische Ausgangsleistung der Lichtquelle zu stabilisieren, zielen sie auf unterschiedliche Faktoren ab. APC zielt auf die Verringerung der optischen Leistung ab, die durch die Alterung des Lichtquellengeräts verursacht wird. APC sorgt dafür, dass die optische Leistung so hoch bleibt wie zuvor. Stabiler Ausgangszustand und ATC sorgen dafür, dass die Leistung der Lichtquelle aufgrund des Temperatureinflusses steigt und fällt. Nach Passieren des ATC ist sichergestellt, dass die Lichtquelle weiterhin eine stabile optische Leistung abgibt.