光纤激光器泵浦源驱动电路的设计

郝震 南京诺派激光技术有限公司

一、泵浦源驱动电路分析

光纤激光器整体结构构造相当紧凑，它的整体体积较小且工作稳定可靠，易于集成，是当前固体激光技术实用化的最优选择。在它的内部结构中，泵浦源驱动电路占据较大部分，它作为激光工作介质达到粒子束部分为光纤激光器反转提供外界能源，所以它的光纤传输近红外波相对偏长，峰值功率相对较高，热光畸变非常之小且使用寿命较长，拥有良好的光束质量。

泵浦源电路之所以重要还因为光纤激光器只有在外部激励或泵浦作用下才能保证实现物质处于粒子束反转状态，所以说泵浦源驱动电路的输出稳定性也直接决定了光纤激光器的稳定性。在泵浦源中主要包含了控制功率的APC电路、热敏电阻、光电探测器、半导体制冷器、ATC 电路与激光等等。这其中APC 电路最为重要，它主要负责保障二极管LD 输出光功率的高稳定性，同时如果出现热量不足或无法及时散发情况下，有效增加二极管LD 温度，稳定激光器使用性能。

结合光纤激光器的整体结构对泵浦源驱动电路中的恒流电路进行分析，恒流电路本身由三极管Q2、高频功率放大器Q3 所组成，属于复合管结构，可用于电流放大。它可有效防止共用端负载加载到反馈网络上，主要利用二极管LD 串联调整Q3 部分，实现对二极管LD驱动电流的有效控制。

二、泵浦源驱动电路的设计应用

泵浦源驱动电路中包括了恒流电路和保护电路，下文主要要围绕这两个电路展开设计。

（一）恒流电路的设计应用

要首先分析光纤激光器中的半导体激光器部分，其对电流要求相当高，要避免它承受超出范围的正向电流，否则可能导致泵浦源驱动电路受损甚至功能失效。在设计前，需要明确一点其恒流驱动方式必须低噪声，设计纹波相对偏小的恒流电路，在电路供电电源AC/DC 稳压后正常输出电压。

通过理论计算可计算获得二极管LD 中的驱动电流与输入控制电压，二者应当形成最基本的线性关系，获得以下关系即：

根据上式可证明电流与泵浦源驱动电路中的元器件特性是呈现稳定正比例关系的，它们与输入电压稳定性之间也存在密切关系。

（二）保护电路的设计应用

在泵浦源驱动电路中，需要对其半导体激光器进行特别设计，明确设计中所存在的工艺与材料限制，避免在设计改造过程中元器件出现损坏问题。根据分析，需要首先确保泵浦源驱动电路中的驱动电源满足二极管LD 安全运行要求，定位半导体激光器核心即PN 结，避免其承受反向过电压与击穿损坏情况出现，同时确保与二极管LD实现分流，合理规避反向浪涌所产生电流直接击穿激光器，消除浪涌冲击。如果出现激光器承受正向电流超出其允许最大电流值，需要对其性能影响进行深度分析，保护继电器部分。必要时可设计过载保护电路，对其实施过流与过压保留户，构成过压保护电路体系。

三、泵浦源驱动电路的设计结果研讨

最后对泵浦源驱动电路的设计结果进行研讨分析。考虑到光纤激光器系统的单片机驱动电压达到1.4V，且系统采用+5V 供电，所以必须灵活调节输入驱动电压，确保延迟时间范围被控制在500ms内，有效消除系统开关所造成的电流突变，进而保护激光器部分。同时，需要测量散热措施，避免设备温度过高对激光器泵浦电流稳定度造成负面影响。

最后对泵浦源驱动电路中驱动电流的稳定度进行分析，确保其测量值标准差与平衡值比值在合理范围内。例如以9ms 时间为例，它的电压值应该在1.25~1.50mV 范围内。时间控制在39~40ms，电压应该在2.50mV 左右。

四、总结

在光纤激光器中对泵浦源驱动电路进行设计，可有效保证系统驱动电路慢启动、过流保护与防浪涌保护功能到位，同时它能够为电路温流提供良好辅助，可实现对中小型功率激光器的有效驱动，保证该类设备稳定生产运行。在本文看来，光纤激光器的其它电路也可参考运用这一设计内容，重点将泵浦源驱动电路中的功率控制、过热保护电路作为重点研究，确保设计出更好的光纤激光器设备，提高设备生产运行整体能力与安全可靠稳定性。