Устройство управления полупроводникового лазера

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) Устройство управления полупроводникового лазера, содержащее последовательно соединенные управляемый источник питания и полупроводниковый лазер, связанный с датчиком тока накачки, а также блок сравнения, первый вход которого подключен к выходу датчика тока накачки, а выход - к управляющему входу управляемого источника питания, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные эталонный линейный датчик температуры и функциональный преобразователь, выход которого подключен к второму входу блока сравнения. Изобретение относится к лазерной технике и может использоваться при создании излучателей на основе полупроводниковых лазеров, работающих в импульсном или непрерывном режимах работы. Известен источник питания полупроводникового излучателя 1. Он содержит полупроводниковый лазер,питающийся от управляемого источника, управляющий вход которого подключен к датчику температуры, в качестве которого используется германиевый транзистор. Недостатком устройства является низкая точность формирования величины тока накачки по требуемому закону в зависимости от температуры окружающей среды. Это связано с тем, что ток накачки не измеряется и не используется, а характеристика управления источника питания совместно с неэталонным датчиком температуры имеет различный вид в изготовленных образцах. Корректировать вид характеристики управления достаточно трудоемко и возможно в ограниченных пределах. Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому техническому решению является устройство возбуждения лазерного диода 2, содержащее блок сравнения, построенный на базе дифференциального усилителя, регулируемый источник питания, управляющим элементом которого служит биполярный транзистор. Устройство 2 содержит также полупроводниковый лазер, являющийся нагрузкой источника питания и связанный с датчиком тока накачки. По признакам устройство 2 совпадает с существенными признаками заявляемого устройства наличием последовательно соединенных управляемого источника питания и полупроводникового лазера, связанного с датчиком тока накачки, а также блока сравнения, первый вход и выход которого подключены соответственно к выходу датчика тока накачки, к управляющему входу 3039 1 управляемого источника питания. Недостатком устройства 2 является низкая стабилизация выходной мощности лазера и низкая надежность его работы, так как величина тока накачки лазера стабилизирована на одном уровне. Известно, что величина порогового тока накачки полупроводникового лазера является функцией температуры окружающей среды. Поэтому лазер, управляемый как в устройстве 2, при минусовых температурах может выйти из строя, а при плюсовых температурах - не генерировать оптическое излучение. Целью изобретения является повышение стабилизации выходной мощности лазера и повышение надежности его работы за счет повышения точности управления величиной тока накачки по требуемому закону в зависимости от температуры окружающей среды. Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления полупроводникового лазера, содержащее последовательно соединенные управляемый источник питания и полупроводниковый лазер, связанный с датчиком тока накачки, а также блок сравнения, первый вход которого подключен к выходу датчика тока накачки, а выход - к управляющему входу управляемого источника питания, в отличие от прототипа, введены последовательно соединенные эталонный линейный датчик температуры и функциональный преобразователь, выход которого подключен к второму входу блока сравнения. Введение эталонного линейного датчика температуры совместно с функциональным преобразователем позволяет сформировать с высокой точностью требуемую зависимость тока накачки от температуры, а система слежения с отрицательной обратной связью отслеживает с высокой точностью эту зависимость, управляя лазером, что приводит к повышению стабилизации выходной мощности лазера и повышению надежности его работы. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство управления полупроводникового лазера содержит эталонный линейный датчик 1 температуры,функциональный преобразователь 2, блок 3 сравнения, управляемый источник 4 питания, полупроводниковый лазер 5, датчик 6 тока накачки. Если датчик 1 выдает аналоговый сигнал, то функциональный преобразователь 2 может быть построен на базе операционного усилителя с диодно-резисторными цепями на входе или в обратной связи, блок 3 сравнения - на базе дифференциального усилителя, датчик 6 - на базе низкоомного резистора, последовательно включенного в цепь управления лазера 5. Управление величиной питания источника 4 может осуществляться путем изменения его опорного напряжения. Возможно и другое построение узлов устройства, в частности, с использованием элементов цифровой техники. Так, например, функциональный преобразователь 2 может быть построен на базе цифрового вычислителя. Устройство работает следующим образом. С датчика 1 на функциональный преобразователь 2 подается постоянный уровень сигнала, зависимость величины которого от температурыокружающей среды выражается формулой а, где ,- постоянные коэффициенты. Функциональный преобразователь преобразует этот сигнал в сигнал, зависимость величины которого от температурысоответствует требуемой зависимости величины тока накачки лазера 5 от температуры . Требуемая зависимость тока накачки от температуры при постоянном уровне мощности лазерного излучения определяется экспериментально. Она может быть приведена в паспорте на лазер. В простейшем виде функциональный преобразователь 2 может представлять собой линейное устройство, зависимость величины сигнала на выходе которого (вида, где с,- постоянные коэффициенты) наиболее близка к требуемой зависимости. Причем коэффициент с задается величиной коэффициента передачи линейного устройства, а коэффициент- уровнем смещения на его выходе. Выходной сигнал функционального преобразователя 2 сравнивается в блоке 3 сравнения с сигналом датчика 6 тока накачки. В результате сравнения блок 3 вырабатывает сигнал управления, который управляет величиной питания источника 4. При этом ток накачки лазера устанавливается такой величины, что сигнал с выхода датчика 6 тока накачки близок по величине к сигналу с выхода функционального преобразователя 2. Таким образом, в замкнутой системе регулирования с отрицательной обратной связью требуемый ток накачки лазера 5 будет устанавливаться с высокой точностью в зависимости от величины сигнала с выхода функционального преобразователя 2. А это значит, что повышается точность управления величиной тока накачки по требуемому закону в зависимости от температуры окружающей среды, что в итоге приводит к повышению стабилизации выходной мощности лазера и повышению надежности его работы. В зависимости от типа используемого полупроводникового лазера 5 источник питания 4 может подавать на лазер импульсный или непрерывный ток накачки. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.