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LD工作原理

资料介绍
LD工作原理

作为光纤传感器中关键的光学元件之一的光源,其稳定度直接影响着光纤传感器的准确
度。本文所涉及的光纤传感器采用的是半导体激光器光源,半导体激光器具有单色性好
、方向性好、体积小、光功率利用率高等优点,但是,光功率输出受外界环境变化的影
响较大。因此,本文针对半导体激光光源的工作原理和特性,设计了一种简单可行的自
动功率控制(APC)驱动电路,通过背向监测光电流形成反馈,实现恒功率控制。并且,引
入了慢启动电路,防止电源电压的干扰,使激光器不会受到每次开启电源时产生的过流
冲击,延长了激光器的使用寿命。经实验验证,该电路解决了激光器在使用中输出功率
不稳定的问题,其稳定度优于0.5%,达到了较好的稳流效果。
1 光源的工作原理和特性
目前,实际应用的光源有表面光发射二极管(LED)、激光二极管(LD)、超辐射二极管(SL
D)、超荧光光源(SFS)等。随着光纤传感技术的迅速发展,体积小、质量轻、功耗小、容
易与光纤耦合的LD等半导体光源应用越来越广泛。本文主要研究半导体LD的驱动设计。

1.1 LD发光机理分析
LD的基本结构为:垂直于PN结面的一对平行平面构成法布里-
珀罗谐振腔,它们可以是半导体晶体的解理面,也可以是经过抛光的平面。其余两侧面
则相对粗糙,用以消除主方向外其他方向的激光作用。当半导体的PN结加有正向电压时
,会削弱PN结势垒,迫使电子从N区经PN结注入P区,空穴从P区经过PN结注入N区,这些
注入PN结附近的非平衡电子和空穴将会发生复合,从而发射出波长为λ的光子,其公式
λ=hc/Eg, (1)
式中 h为普朗克常数;c为光速;Eg为半导体的禁带宽度。
如果注入电流足够大,则会形成和热平衡状态相反的载流子分布,即粒子数反转。当有
源层内的载流子在大量反转情况下,少量自发辐射产生的光子由于谐振腔两端面往复反
射而产生感应辐射,造成选频谐振正反馈,或者说对某……
标签:LD激光器
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