采用实时功率反馈的半导体激光器幅度调制方法

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

采用实时功率反馈的半导体激光器幅度调制方法

薛梦凡, 彭冬亮, 荣英佼, 申屠晗, 骆吉安, 陈志坤, 刘智惟

文章导航 > 红外与激光工程 > 2019 > 48(9): 905002-0905002(7)

薛梦凡, 彭冬亮, 荣英佼, 申屠晗, 骆吉安, 陈志坤, 刘智惟. 采用实时功率反馈的半导体激光器幅度调制方法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(9): 905002-0905002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0905002

引用本文:

薛梦凡, 彭冬亮, 荣英佼, 申屠晗, 骆吉安, 陈志坤, 刘智惟. 采用实时功率反馈的半导体激光器幅度调制方法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(9): 905002-0905002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0905002

Xue Mengfan, Peng Dongliang, Rong Yingjiao, Shentu Han, Luo Ji'an, Chen Zhikun, Liu Zhiwei. A magnitude modulation method of laser diode based on real-time power feedback[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(9): 905002-0905002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0905002

Citation:

Xue Mengfan, Peng Dongliang, Rong Yingjiao, Shentu Han, Luo Ji'an, Chen Zhikun, Liu Zhiwei. A magnitude modulation method of laser diode based on real-time power feedback[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(9): 905002-0905002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0905002

采用实时功率反馈的半导体激光器幅度调制方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0905002

1.
杭州电子科技大学自动化学院,浙江杭州 310018;
2.
近地面探测技术重点实验室,江苏无锡 214035;
3.
北京宇航系统工程研究所,北京 100076

基金项目:

国家自然科学基金（61703131，61701148，61703129）;近地面探测技术重点实验室基金（614241404030717）

作者简介:
薛梦凡(1990-),女,博士生,主要从事信号处理方面的研究。Email:xuemf@hdu.edu.cn

中图分类号: TN242

A magnitude modulation method of laser diode based on real-time power feedback

1.
School of Automation,Hangzhou Dianzi University,Hangzhou 310018,China;
2.
Science and Technology on Near-surface Detection Laboratory,Wuxi 214035,China;
3.
Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering,Beijing 100076,China

摘要: 针对现有半导体激光器（Laser Diode，LD）幅度调制电路具有调制幅度不稳定、调制波形存在非线性失真的缺点，提出采用实时功率反馈的幅度调制方法。通过光电二极管（Photodiode，PD）实时监测LD的输出功率，再根据LD的输出功率自动调整LD工作电流，使其输出功率随调制信号线性变化。最后根据提出的调制方法设计并实现了调制电路，实验结果表明：在温度20~40℃范围内，调制电路的-3 dB带宽达到20 MHz，调制功率的幅度稳定度优于4%，最大非线性误差为0.1%。该调制方法提高了半导体激光器的输出功率稳定性，减少了调制波形的非线性失真，拓宽了半导体激光器的线性工作范围。
- 半导体激光器 /
- 幅度调制 /
- 激光测距 /
- 自动功率控制 /
- 功率反馈
Abstract: The conventional magnitude modulation method of laser diode(LD) has defects, such as unstable modulated magnitude and nonlinear distortion, therefore a new LD magnitude modulation method based on the real-time power feedback was proposed in this paper. Photodiode(PD) was employed to monitor the output power of LD. And the operating current of LD was adjusted automatically according to the monitored output power of LD, by which the output power of LD varied with modulation signal. Finally, a prototype was built and tested. In the range of 20℃ to 40℃, The -3 dB bandwidth of prototype was up to 20 MHz, the stability of modulated magnitude was less than 4% and maximum nonlinear error was only 0.1%. The results show that the stability of LD output power is improved; the nonlinear distortion of modulated wave is also reduced, with linear working range of semiconductor lasers expanded.
- laser diode /
- magnitude modulation /
- laser ranging /
- APC /
- power feedback

[1]	He Guanglong, Xu Li, Jin Liang, et al. Double SESAM passively model-locked ultrashort pulse fiber laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(5):0505002. (in Chinese)
[2]	Zhang Zhiyong, Zhang Jing, Zhu Dayong. Laser range finder based on phase shift measurement[J]. Opto-Electronic Engineering, 2006, 33(8):75-78. (in Chinese)
[3]	Meng Dongdong, Zhang Hongbo, Li Mingshan, et al. Laser technology for direct IR countermeasure system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(11):1105009. (in Chinese)
[4]	Lai Yinjuan, Yu Jianhua, Han Shurong, et al. Experimental study on current modulation characteristics of a 808 nm Quantum-well laser[J]. Laser Journal, 2001, 22(2):8-10. (in Chinese)
[5]	Li Tiejun, Mi Xianqiang. A design of diode laser output power autocontrol system[J]. Applied Laser, 2012, 32(5):424-428.
[6]	Chen Yanchao, Feng Yongge, Zhang Xianbing. Large current nanosecond pulse generating circuit for driving semiconductor laser[J]. Optics and Precision Engineering, 2014, 22(11):3145-3151. (in Chinese)
[7]	Sun Ting. Research on hand-held laser distance meter[D]. Beijing:Beijing Jiaotong University, 2012. (in Chinese)
[8]	Journet B, Bazin G. Different designs of light emitters applied to laser diode range-finders[C]//23rd International Conference on Industrial Electronics, Control and Instrumentation, 1997.
[9]	Cao Ruiming. The research of the semiconductor laser power on the stability[D]. Harbin:Harbin University of Science and Technology, 2008. (in Chinese)
[10]	Piao Haizhen, Chen Chenjia, Guo Changzhi. Characteristics of CaInAs/A1InAs quantum well laser-Effect of intervalence band absorption on differential quantum efficiency and characteristic temperature[J]. Semiconductor Optoelectronics, 1999, 20(1):22-27. (in Chinese)
[11]	Tong Cunzhu, Wang Lijie, Tian Sicong, et al. Study on Bragg reflection waveguide diode laser[J]. Chinese Optics, 2015, 8(3):480-498. (in Chinese)
[12]	Jia Fangxiu, Ding Zhenliang, Yuan Feng. Design on high frequency amplitude modulation of laser diode[J]. Laser Infrared, 2007, 37(11):1174-1177. (in Chinese)
[13]	Qiu Bocang, Hu Hai, Wang Weimin, et al. Design and fabrication of 12 W high power and high reliability 915 nm semiconductor lasers[J]. Chinese Optics, 2018, 11(4):590-603.
[14]	Liu Youqiang, Cao Yinhua, Li Jing, et al. 5 kW fiber coupling diode laser for laser processing[J]. Optics and Precision Engineering, 2015, 23(5):1279-1287. (in Chinese)

[1]	魏超, 初凤红, 卞正兰, 魏芳. 短相干半导体激光器的射频调制特性及应用 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220553-1-20220553-9. doi: 10.3788/IRLA20220553
[2]	吴凡, 翟东升, 李祝莲, 汤儒峰, 皮晓宇, 李语强. 激光测距中激光功率实时监测系统设计与实现 . 红外与激光工程, 2023, 52(10): 20230109-1-20230109-7. doi: 10.3788/IRLA20230109
[3]	淡金川, 谭少阳, 王邦国, 肖垚, 邓国亮, 王俊. 波导结构对905 nm隧道结级联半导体激光器的光束质量和功率的影响 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210979-1-20210979-7. doi: 10.3788/IRLA20210979
[4]	杨涛, 李武森, 陈文建. 新型小功率半导体激光器驱动及温控电路设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20210764-1-20210764-8. doi: 10.3788/IRLA20210764
[5]	吴涛, 庞涛, 汤玉泉, 孙鹏帅, 张志荣, 徐启铭. 半导体激光器驱动电路设计及环路噪声抑制分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(6): 20190386-1-20190386-10. doi: 10.3788/IRLA20190386
[6]	班雪峰, 赵懿昊, 王翠鸾, 刘素平, 马骁宇. 808 nm半导体分布反馈激光器的光栅设计与制作 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1105003-1105003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1105003
[7]	张龙, 陈建生, 高静, 檀慧明, 武晓东. 大功率半导体激光器驱动电源及温控系统设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1005003-1005003(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1005003
[8]	陈琦鹤, 范杰, 马晓辉, 王海珠, 石琳琳. 用于半导体激光器的高效率复合波导结构 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1106006-1106006(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1106006
[9]	吴华玲, 郭林辉, 余俊宏, 高松信, 武德勇. 500W级半导体激光器光纤耦合输出模块设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1005005-1005005(6). doi: 10.3788/IRLA201756.1005005
[10]	王立军, 彭航宇, 张俊, 秦莉, 佟存柱. 高功率高亮度半导体激光器合束进展 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 401001-0401001(10). doi: 10.3788/IRLA201746.0401001
[11]	李峙, 尧舜, 高祥宇, 潘飞, 贾冠男, 王智勇. 半导体激光器堆栈快轴光束质量计算的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 85-90.
[12]	胡晓冬, 徐元飞, 姚建华, 于成松. 大功率半导体直接输出激光加工系统开发 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 1996-2001.
[13]	夏金宝, 刘兆军, 张飒飒, 邱港. 快速半导体激光器温度控制系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 1991-1995.
[14]	陈河, 陈胜平, 侯静, 姜宗福. 1.06μm注入锁定增益开关半导体激光器特性分析与功率放大研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2900-2905.
[15]	李江澜, 石云波, 赵鹏飞, 高文宏, 陈海洋, 杜彬彬. TEC 的高精度半导体激光器温控设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1745-1749.
[16]	林平, 刘百玉, 缑永胜, 白永林, 王博, 白晓红, 秦君军, 朱炳利, 杨文正, 朱少岚, 高存孝, 欧阳娴. 基于半导体激光器的脉冲整形技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 103-107.
[17]	胡黎明, 朱洪波, 王立军. 高亮度半导体激光器泵浦光纤耦合模块 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 361-365.
[18]	韩顺利, 仵欣, 林强. 半导体激光器稳频技术 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1189-1193.
[19]	杨芳, 张鑫, 贺岩, 陈卫标. 采用高速伪随机码调制和光子计数技术的光纤激光测距系统 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3234-3238.
[20]	张建心, 刘磊, 陈微, 渠红伟, 郑婉华. 光子晶体调制半导体激光器侧模 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 69-72.

WeChat

点击查看大图

计量

文章访问数: 470
HTML全文浏览量: 60
PDF下载量: 43
被引次数: 0

采用实时功率反馈的半导体激光器幅度调制方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0905002

1. 杭州电子科技大学自动化学院,浙江杭州 310018;

2. 近地面探测技术重点实验室,江苏无锡 214035;

3. 北京宇航系统工程研究所,北京 100076

作者简介:
薛梦凡(1990-),女,博士生,主要从事信号处理方面的研究。Email:xuemf@hdu.edu.cn

收稿日期: 2019-04-05
修回日期: 2019-05-15
刊出日期: 2019-09-25

基金项目:

国家自然科学基金（61703131，61701148，61703129）;近地面探测技术重点实验室基金（614241404030717）

中图分类号: TN242

关键词:

摘要: 针对现有半导体激光器（Laser Diode，LD）幅度调制电路具有调制幅度不稳定、调制波形存在非线性失真的缺点，提出采用实时功率反馈的幅度调制方法。通过光电二极管（Photodiode，PD）实时监测LD的输出功率，再根据LD的输出功率自动调整LD工作电流，使其输出功率随调制信号线性变化。最后根据提出的调制方法设计并实现了调制电路，实验结果表明：在温度20~40℃范围内，调制电路的-3 dB带宽达到20 MHz，调制功率的幅度稳定度优于4%，最大非线性误差为0.1%。该调制方法提高了半导体激光器的输出功率稳定性，减少了调制波形的非线性失真，拓宽了半导体激光器的线性工作范围。

English Abstract

全文HTML

参考文献 (14)

/

下载: 全尺寸图片幻灯片

分享

用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

返回