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淺談激光二極管和激光驅(qū)動器的特性

發(fā)布時(shí)間:2022-02-24 來源:Maxim 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】以高信息速率將激光驅(qū)動器電路與可工業(yè)訪問的激光二極管接口連接可能會造成混亂和困惑。本應(yīng)用筆記旨在快速解決這一主題,目的是為光學(xué)系統(tǒng)愛好者提供有用的參考,這將使此過程更容易執(zhí)行。


以高信息速率將激光驅(qū)動器電路與可工業(yè)訪問的激光二極管接口連接可能會造成混亂和困惑。本應(yīng)用筆記旨在快速解決這一主題,目的是為光學(xué)系統(tǒng)愛好者提供有用的參考,這將使此過程更容易執(zhí)行。


激光接口難題的三個(gè)主要部分包括:(1)激光驅(qū)動器的輸出電路;(2)激光二極管的電氣特性;(3)它們之間的接口(通常使用印刷電路板實(shí)現(xiàn)) )。在本應(yīng)用筆記中,首先將分別討論激光二極管和激光驅(qū)動器的特性,然后將它們組合在一起以檢查印刷電路板的接口。此外,還合并了一個(gè)精簡區(qū)域,該區(qū)域概述了各種基本界面問題的可能答案。


激光二極管的特性


通常,只有當(dāng)激光電流高于其閾值時(shí),相干光輸出才能在半導(dǎo)體激光二極管中生成并保持。對于快速開關(guān)操作,通常的做法是將激光二極管偏置到略高于閾值的水平,以避免導(dǎo)通和關(guān)斷延遲。激光的光輸出取決于驅(qū)動電流幅度以及激光二極管的電流到光的轉(zhuǎn)換效率或斜率效率。


淺談激光二極管和激光驅(qū)動器的特性


閾值電流和斜率效率都與激光結(jié)構(gòu),制造工藝,制造材料和工作溫度密切相關(guān)。圖1表示典型激光二極管的電壓-電流特性和光輸出-驅(qū)動電流關(guān)系。


激光驅(qū)動器輸出結(jié)構(gòu)


激光驅(qū)動器的主要功能是為激光二極管的偏置和調(diào)制提供適當(dāng)?shù)碾娏鳎▓D2)。偏置是恒定電流,它將激光二極管的工作范圍推到其閾值之外,并進(jìn)入線性區(qū)域。


淺談激光二極管和激光驅(qū)動器的特性


調(diào)制是與輸入電壓波形同步打開和關(guān)閉的交流電。理想情況下,偏置電流應(yīng)跟蹤閾值電流的變化,而調(diào)制電流應(yīng)跟蹤斜率效率的變化。


重要的是要在激光二極管的陰極處保持恒定的阻抗,以使高速輸出電路上的負(fù)載與頻率的關(guān)系保持穩(wěn)定。輸出電路上不穩(wěn)定的負(fù)載會引起反射,振鈴等,這會降低光波形的質(zhì)量。與偏置電流源相關(guān)的并聯(lián)電容產(chǎn)生的阻抗(ZBIAS)是頻率的函數(shù)。為了最小化此阻抗變化的影響,通常在激光二極管的陰極和偏置電路之間連接一個(gè)外部隔離電感器(或鐵氧體磁珠)。該電感器對直流偏置電流沒有影響,但對調(diào)制電流表現(xiàn)為高阻抗。


淺談激光二極管和激光驅(qū)動器的特性


調(diào)制電流的大小由外部電阻器RMOD確定(圖3)。該電阻器控制與差分輸出級相關(guān)的電流源。激光驅(qū)動器的輸出連接到輸出級晶體管的集電極。在大多數(shù)情況下,與集電極開路輸出一起使用的上拉組件(電阻或電感器)在激光驅(qū)動器的外部。


結(jié)論


如果對激光二極管的特性和激光驅(qū)動器的輸出結(jié)構(gòu)進(jìn)行了很好的探索,則使激光驅(qū)動器與激光二極管的接口連接變得更加容易。本文檔介紹了一些步驟或過程,可以以更簡單的方式執(zhí)行此接口。討論了交流耦合和直流耦合,并提供了故障排除方案。

(來源:Maxim)


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