激光二极管接线图（[激光器原理与应用-5]：激光二极管LD (Laser Diode)与激光二极管驱动器(LD驱动器））

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目录

第1章 什么是半导体激光二极管

1.1 半导体激光二极管概述

1.2 什么是泵浦源

1.3 应用

第2章 半导体激光二极管与普通二极管的区别

2.1 激光二极管：

2.2 发光二极管：

第3章 工作原理

3.1 什么是 受激辐射 

3.2 电路工作方式

3.3 关于激光二极管驱动器LD

第4章 激光二极管驱动电路板（器）概述

4.1 什么是激光二极管驱动电路板（器）？

4.2 外观

4.3 LD驱动器与激光器成品之间的关系

第5章 LD驱动的硬件接口

它山之石

第1章 什么是半导体激光二极管

1.1 半导体激光二极管概述

半导体激光二极管也指半导体激光器或者激光二极管
    
    
    
。英文：Laser Diode
    
    
    
，简称LD.

半导体激光二极管是一种用来构建光通信系统的与光纤配套使用的激光器     


     


     


  。

它能直接作为光通信用光源     


     


     


  ，是一种把电能转换成激光的设备 




 




 




 
。

它也可以作为激光器
    
    
    
、放大器的泵浦源 




 




 




 
，在激光工程研究领域有着十分重要的地位

   

   

   

。

它具有半导体器件的特点：体积小     


     


     


  、结构简单 




 




 




 
、效率高

   

   

   

、能直接调制

   

   

   

，但输出功率     

     

     

 、单色性和方向性不如其他激光器     

     

     

 。

1.2 什么是泵浦源

泵浦源的作用是对激光工作物质进行激励     

     

     

 ，将激光的激活粒子从基态抽运到高能级  




  




  




  ，以实现粒子数反转  




  




  




  。

根据工作物质和激光器运转条件的不同


  


  


  


，可以采取不同的激励方式和激励装置


  


  


  


。

常见的有以下4种: 光学激励(光泵浦)  




  




  




  、气体放电激励


  


  


  


、化学激励     
     
     
、核能激励     
     
     
。

通过泵浦源     
     
     
，可以改变激光的频率   




   




   




   ，增加激光的能量   




   




   




   。

1.3 应用

DP/SPSL 端泵侧泵激光器

Diode Lasers 半导体激光器

Fiber Lasers 光纤激光器

各种需要恒流输出的产品



 



 



 


，例如半导体激光器测试               ，LED发光二极管测试等

第2章 半导体激光二极管与普通二极管的区别

2.1 激光二极管：

是受激辐射复合发光



 



 



 


。因须要受激辐射    




    




    




   ，所以

















，激光二极管内就要有两个资源：受激辐射源和辐射源；辐射源向受激辐射源输送源能量受激辐射源才能发光               。

所以               ，从引脚上    




    




    




   。激光二极管就须要有 3个脚      



     



     



   ，1个是公共引脚
















，1 个是受激辐射源引脚 1个是辐射源 引脚

















。

2.2 发光二极管：

发光二极管
    
    
    
，简称为LED     


     


     


  ，是一种常用的发光器件 




 




 




 
，通过电子与空穴复合释放能量发光

   

   

   

，它在照明领域应用广泛               。 发光二极管可高效地将电能转化为光能     

     

     

 ，在现代社会具有广泛的用途  




  




  




  ，如照明   




   




   




   、平板显示



 



 



 


、医疗器件等     



     



     



   。

是自发辐射复合发光
















。

所以


  


  


  


，只要2个引脚 即可     
     
     
，

第3章 工作原理

3.1 什么是 受激辐射 

在光辐射中存在三种辐射过程：

一是处于高能态的粒子自发向低能态跃迁   




   




   




   ，称之为自发辐射；

二是处于高能态的粒子在外来光的激发下向低能态跃迁



 



 



 


，称之为受激辐射；

三是处于低能态的粒子吸收外来光的能量向高能态跃迁称之为受激吸收
    
    
    
。

3.2 电路工作方式

(1) 用直流恒流源 驱动 激光二极管     


     


     


  。

(2) 在激光_极管电路上串联限流电阻器               ，并联旁路电容器 




 




 




 
。

(3) 由于激光二极管温度升高将增大流过它的电流值    




    




    




   ，增加的电流又进一步的增加温度

















，增加的温度又进一步增加电流               ，器件很快就损坏了     



     



     



   ，因此
















，必须采用必要的散热措施
    
    
    
，以保证器件工作在一定的温度范围之内

   

   

   

。

(4)为了避免激光二极管因承受过大的反向电压而造成击穿损坏     


     


     


  ，可在其两端反并联上快速硅二极管     

     

     

 。

3.3 关于激光二极管驱动器LD

很显然 




 




 




 
，激光二极管要能正常工作

   

   

   

，必须提供恒流     

     

     

 ，才能工作  




  




  




  ，且电流越大


  


  


  


，激光二极管的功率越大  




  




  




  。

能够根据需要     
     
     
，给激光二极管提供可控电流的电路称为激光二极管驱动器LD


  


  


  


。

激光二极管驱动器LD在激光器领域是必不可少的部件     
     
     
。

第4章 激光二极管驱动电路板（器）概述

4.1 什么是激光二极管驱动电路板（器）？

激光二极管要能够正常工作   




   




   




   ，必须给提供恒定的电流



 



 



 


，电流的大小决定输出功率的大小   




   




   




   。

而提供这个恒定电流的电路称为激光二极管驱动电路板



 



 



 


。

英文为：L aser Diode Driver               ，简称LD驱动板               。

4.2 外观

 4.3 LD驱动器与激光器成品之间的关系

LD驱动器是激光器产品电路部分的组成部分    




    




    




   ，它作为半导体二极管泵浦

















，用来驱动半导体二极发出指定的激光               ，这个生成的激光     



     



     



   ，进一步激发激光器光路上的激光
















，增加激光器光路上激光的强度
    
    
    
，改变激光器光路上激光的频率等功能    




    




    




   。因此     


     


     


  ，LD驱动电路是激光器产品必不可少的一部分

















。

 LD驱动板是一个相对独立的驱动电路 




 




 




 
，可以容易集成到激光类的产品中               。

它适用于端泵               、侧泵    




    




    




   、半导体

















、光纤等各类需要半导体二极管泵浦的激光器     



     



     



   。

第5章 LD驱动的硬件接口

（1）LD驱动板的工作模式mode（TTL电压）

内控模式：

LD驱动板自身可以有单片机和相应的控制电路

   

   

   

，来控制输出给激光二极管的电流
















。

外控模式：

LD驱动板也可以通过主控制板来控制输出给激光二极管的电流
    
    
    
。这就是外控模式     


     


     


  。

采用外控还是内控     

     

     

 ，取决于系统设计的要求 




 




 




 
。

并通过控制管脚设置外控模式还是内控模式

   

   

   

。

（2）输出电流使能Enable（TTL电压）

主控制板通过该信号控制驱动板什么时候输出激光     

     

     

 。

（3）输出电流大小控制（模拟电压）

主控制板通过该信号控制驱动板输出电流的大小  




  




  




  ，即控制激光的强度  




  




  




  。

（4）其他监控信号

监控实际的输出电流等级 监控实际的输出电压等级

（5）电源

为输出激光信号提供电源


  


  


  


，通常0~48V的直流电源


  


  


  


。

具体电源电源电压     
     
     
，取决于输出激光的最大功率要求     
     
     
。

它山之石

激光二极管_百度百科