半导体泵浦激光器驱动电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型适用于激光器驱动电源领域，提供了一种半导体泵浦激光器的驱动电源，包括：输入回路，输出回路，切断和/或接通电源的开关电源组件，保持输出电流稳恒输出的恒流驱动组件，根据输出电流的脉冲或连续的输出要求切换工作模式的模式切换模块；所述输入回路依次连接所述开关电源组件、所述恒流驱动组件、所述输出回路；所述恒流驱动组件连接模式切换模块。借此本实用新型提供了高稳定性的驱动，因此能降低昂贵半导体泵浦的损坏的机率，提高了产品的质量。
【专利说明】半导体泵浦激光器驱动电源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光器驱动电源领域，尤其涉及一种半导体泵浦激光器驱动电源。
【背景技术】
[0002]半导体激光器(或称激光二极体，LaserDiode, LD)发明之后，因为半导体激光具有轻巧、电光转换效益高、低消耗功率、寿命长、及易由电流来控制其光输出功率、且调制频率可达IOGHz以上等特性。这些特性使它可广泛应用于资讯处理、光纤通讯、家电用品等民生消费电子产品上，未来半导体激光将带动另一波的光电消费性电子产业。
[0003]半导体激光管(LD)和普通二极管采用不同工艺，但电压和电流特性基本相同。在工作点时，小电压变化会导致激光管电流变化较大。此外电流纹波过大也会使得激光器输出不稳定。二极管激光器对它的驱动电源有十分严格的要求；输出的直流电流要高、电流稳定及低纹波系数、高功率因数等。随着激光器的输出功率不断加大，需要高性能大电流的稳流电源来驱动。为了保证半导体激光器正常工作，需要对其驱动电源进行合理设计。
[0004]市场现有半导体泵浦驱动存在性能的不稳定，保护措施的不健全，脉冲响应过慢以及抗干扰能力弱。
[0005]综上可知，现有半导体泵浦驱动，在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
实用新型内容
[0006]针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种具有输出噪声小、恒流特性好、抗干扰能力强，可切换脉冲模式或连续的半导体泵浦激光器驱动电源。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型提供一种半导体泵浦激光器的驱动电源，包括输入回路、输出回路，还包括:切断和/或接通电源的开关电源组件，保持输出电流稳恒输出的恒流驱动组件，切换输出电流的脉冲工作模式和/或连续工作模式的模式切换模块；
[0008]所述输入回路依次连接所述开关电源组件、所述恒流驱动组件、所述输出回路；所述恒流驱动组件连接所述模式切换模块。
[0009]根据本实用新型所述驱动电源，所述驱动电源还包括对所述驱动电源的工作参数进行控制的面板控制模块，所述面板控制模块连接所述模式切换模块。
[0010]根据本实用新型所述驱动电源，所述驱动电源还包括一显示所述面板控制模块的控制值以及当前输出幅度的显示模块，所述显示模块连接所述模式切换模块。
[0011]根据本实用新型所述驱动电源，所述恒流驱动组件还包括一检测所述输出回路电压并调节所述开关电源组件的电压调节控制模块，所述电压调节控制模块连接所述开关电源组件。
[0012]根据本实用新型所述驱动电源，所述面板控制模块还包括一用于调节脉宽的脉宽调节子模块。[0013]根据本实用新型所述驱动电源，还包括辅助供电模块，所述辅助供电模块连接所述输入回路与所述恒流驱动组件。
[0014]根据本实用新型所述驱动电源，所述面板控制模块还包括一用于控制输出幅度的大小的幅度调节子模块。
[0015]根据本实用新型所述驱动电源，所述恒流驱动组件包括一级电压跟随器。
[0016]根据本实用新型所述驱动电源，所述模式切换模块的重复频率大于预定的第一重复频率值时，所述模式切换模块切换脉冲模式到连续模式。
[0017]根据本实用新型所述驱动电源，所述驱动电源的重复频率大于预定的第二重复频率值时，所述脉宽调节子模块使所述脉冲激光的脉冲宽度随着重复频率的增加而变窄。
[0018]本实用新型通过采用大功率电子电力技术，设置所述开关电源组件、所述恒流驱动组件，电压控制模块，使得输出电流稳定，保证激光器的稳定工作和使用寿命长。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型装置结构示意图；
[0020]图2是本实用新型优选实施例电路装置结构示意图；
[0021]图3是本实用新型优选实施例的恒流驱动组件装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023]由图1所示，一种半导体泵浦激光器的驱动电源100，包括:
[0024]一用于接入电源电流的输入回路10，输入回路10可接入220V的交流电为驱动电源提供工作电流；
[0025]一用于输出电流到激光器泵浦的输出回路40，经过滤波、整流、放大后的工作电流由输出电路40输出到半导体泵浦，驱动泵浦工作。
[0026]一切断和/或接通电源的开关电源组件20，开关电源组件20控制电源的接通上电和/或切断，安装在开关电源组件20的开关可以是电磁开关、机械开关，可接入自动控制系统控制开关电源组件20。
[0027]—保持输出电流稳恒输出的恒流驱动组件30，半导体激光器的泵浦需要稳定的工作电流，对于波形的完整程度要求很高，恒流驱动组件30可以对输入电流进行滤波、整流、电压调节，通过设定工作参数，输出符合工作需求的输出电流。
[0028]一切换输出电流的脉冲工作模式和/或直流工作模式的模式切换模块50，在半导体激光器工作时，需要用到脉冲工作模式的输出电流，同时也需要连续工作模式的输出电流，模式切换模块50可根据工作参数设置，切换工作模式。
[0029]所述输入回路10依次连接开关电源组件20、恒流驱动组件30、输出回路40 ;恒流驱动组件30连接模式切换模块50。输入回路10传送电流依次到开关电源组件20，输出稳定的电流经恒流驱动组件30，后由输出回路40输出高性能的电能驱动半导体泵浦，本实用新型可以根据输出波形需要切换脉冲和/或连续的工作模式，脉冲响应快的优点保证半导体激光器的稳定工作和使用寿命延长。
[0030]本实用新型还提供第二实施例，如图2所示，驱动电源100还包括对驱动电源100的工作参数进行控制的面板控制模块80，面板控制模块80连接模式切换模块50，各控制接口连接到此面板控制模块80，更好的是，面板控制模块80还包括一用于调节脉宽的脉宽调节子模块81，调整对应输出波形的特定脉宽，例如450us、500us、550us和lOOOus，连续调制的时候，可以实现连续调节脉宽范围，当可调脉宽范围是400us?IOOOus时，此连续范围的脉宽数值都可实现。同时，所述面板控制模块80还包括一用于控制输出幅度的大小的幅度调节子模块82，控制输出波形，实现对半导体泵浦激光器的激励的控制，使得激光幅度大小达到设定的幅度。驱动电源100还包括一用于给恒流驱动组件30的芯片进行供电的辅助供电模块70，辅助供电模块70连接输入回路10、恒流驱动组件30。
[0031]进一步地，为模式切换模块50工作选择脉冲模式和/或连续模式时，所述模式切换模块50预设一第一重复频率值，当模式切换模块50的重复频率大于该第一重复频率值时，模式切换模块50切换脉冲模式到连续模式。调节所述重复频率时，输出电流的调制频率范围根据泵浦的工作性能设定，切换工作模式的重复频率取值超出选取在此工作频率范围即转为连续工作模式，例如当调制频率范围大于IOOHz?IMHz可范围时切换连续工作模式。
[0032]所述驱动电源预设第二重复频率值，当驱动电源100的重复频率大于该第二重复频率值时，脉宽调节子模块81使所述脉冲激光的脉冲宽度随着重复频率的增加而变窄。借助连接到各控制信号输出的接口，面板控制模块80可对驱动电源的各个工作参数进行调节。
[0033]如图2所示，本实用新型提供第三实施例，恒流驱动组件30还包括一检测输出回路40的电压和/或调节开关电源组件30的电压调节控制模块60，电压调节控制模块60连接开关电源组件30，电压调节控制模块60对输出电压进行反馈调节，确保输出电流的稳定，为半导体激光器提供稳定输入的恒流源。
[0034]驱动电源100还包括一显示面板控制模块80的控制值以及当前输出幅度的显示模块90，显示模块90连接模式切换模块50，利用面板控制模块80对驱动电源100各个工作参数进行设置，可以显示设置参数的操作界面，以及可以通过信号接口传输监控信号，所述操作界面显示当前监控的输出状态的各个参数，根据显示的输出状态参数可以实时监控半导体激光器的运行。
[0035]以本实施例中的驱动电源100为例，AC220V输入回路分成两路传送，一路到开关电源组件20，输出稳定的电流经恒流驱动组件30，后由输出回路40输出高性能的80V/10A的电能驱动半导体泵浦。另一路经辅助供电模块70提供恒流驱动组件30芯片所需的的电压，电压调节控制模块60检测输出回路的电压自动去调节开关电源组件20的电压的高低。
[0036]脉冲工作模式和连续工作模式的切换，以及脉宽调节，输出幅度的大小的调节通过面板控制模块80操作，去控制模式切换模块50实现脉冲/直流切换控制，输出一相应功能的调整信号,去调整恒流驱动组件30完成相应的功能，最后由输出回路40输出。
[0037]显示模块90显示面板控制模块80的控制值以及当前输出幅度，恒流工作方式下，显示屏显示激光器的驱动电流值，接至信号输出端，可观测信号波形。实现全量程、可编程、精度高、性能稳定、输出阻抗高、恒流特性好，借此本实用新型能完成脉冲工作模式和连续工作模式的自由切换输出，调节各个工作参数。
[0038]进一步地，所述恒流驱动组件30包括一电压跟随器，如图3所示，恒流驱动组件30内增加一级电压跟随器UC，可大大减低脉冲电流的取样内阻，把脉冲波形不失真地反馈到前级放大，保证输出的稳定。
[0039]本实用新型中采用的半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器，由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。常用工作物质有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。因此更好的是采用双异质结的工作物质作为半导体激光器的泵浦。
[0040]本实施例中，半导体激光器上电后，稳压源输出电压达到稳定，驱动电流逐渐增加到激光器的额定工作电流，有效地保证激光器安全工作，防止短路造成电流瞬间变大，或使用过程中连接端接触不良造成瞬间断路等原因导致激光器永久性损坏。
[0041]综上所述，本实用新型采用大功率高频电力电子技术，实现快速恒流控制，提高响应速度，输出模式可切换脉冲模式或连续模式，从而安全稳定地驱动半导体泵浦。本实用新型连续半导体泵浦激光器驱动电源方案，具有输出噪声小、恒流特性好、电流稳定、抗干扰能力强延长了使用寿命的特点。
[0042]当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种半导体泵浦激光器的驱动电源，包括输入回路、输出回路，其特征在于，还包括切断和/或接通电源的开关电源组件，保持输出电流稳恒输出的恒流驱动组件，切换输出电流的脉冲工作模式和/或连续工作模式的模式切换模块； 所述输入回路依次连接所述开关电源组件、所述恒流驱动组件、所述输出回路；所述恒流驱动组件连接所述模式切换模块。
2.根据权利要求1所述驱动电源，其特征在于，所述驱动电源还包括对所述驱动电源的工作参数进行控制的面板控制模块，所述面板控制模块连接所述模式切换模块。
3.根据权利要求2所述驱动电源，其特征在于，所述驱动电源还包括一显示所述面板控制模块的控制值以及当前输出幅度的显示模块，所述显示模块连接所述模式切换模块。
4.根据权利要求2所述驱动电源，其特征在于，所述恒流驱动组件还包括一检测所述输出回路电压并调节所述开关电源组件的电压调节控制模块，所述电压调节控制模块连接所述开关电源组件。
5.根据权利要求2所述驱动电源，其特征在于，所述面板控制模块还包括一用于调节脉宽的脉宽调节子模块。
6.根据权利要求1所述驱动电源，其特征在于，还包括辅助供电模块，所述辅助供电模块连接所述输入回路与所述恒流驱动组件。
7.根据权利要求2所述驱动电源，其特征在于，所述面板控制模块还包括一用于控制输出幅度的大小的幅度调节子模块。
8.根据权利要求2所述驱动电源，其特征在于，所述恒流驱动组件包括一级电压跟随器。
9.根据权利要求5所述驱动电源，其特征在于，所述模式切换模块的重复频率大于预定的第一重复频率值时，所述模式切换模块切换脉冲模式到连续模式。
10.根据权利要求9所述驱动电源，其特征在于，所述驱动电源的重复频率大于预定的第二重复频率值时，所述脉宽调节子模块使所述脉冲激光的脉冲宽度随着重复频率的增加而变窄。
【文档编号】H01S5/042GK203503975SQ201320323080
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年6月5日 优先权日:2013年6月5日
【发明者】何延伟, 胡小波 申请人:深圳市创鑫激光技术有限公司