高速脉冲型半导体激光器电源.pdf

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1、硕士学位论文高速脉冲型半导体激光器电源HIGHSPEEDPULSEDLASERDIODEPOWERSUPPLY李哲哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM46学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文高速脉冲型半导体激光器电源硕士研究生：李哲导师：张东来教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2018年06月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM46U.D.C:621.3Adissertationsubmittedinpartialfulfillmentof

2、therequirementsfortheacademicdegreeofMasterofEngineeringHIGHSPEEDPULSEDLASERDIODEPOWERSUPPLYCandidate：LiZheSupervisor：Prof.ZhangDonglaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2018Degree-Co

3、nferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近年来，半导体激光器的制作工艺不断提升，出现了越来越多性能优良的半导体激光器，其应用领域也从最初的通信领域向焊接、医疗、军事等众多领域发展，几乎涵盖了整个光电子应用领域。半导体激光器的优良特性决定了其应用领域将不断拓展。但是，半导体激光器电源的发展严重落后于半导体激光器这一现状极大限制了它的发展。半导体激光器具有与二极管类似的电气特性，是一种典型的非线性负载，以目前最常用的线性控制方式，极易出现系统不稳定和脉冲电流过冲的

4、问题。激光器是一种对驱动电源输出电流非常敏感的设备，大的电流波动或者过冲都可能对设备造成不可逆的损坏，目前最常用的解决方式是加入软启动电路，保证输出电流无过冲。这样虽然解决了电流过冲问题，但同时输出脉冲电流的频率受限，脉冲电流的上升和下降速度很慢，导致驱动电源的性能降低。针对以上问题，选择了高频Buck变换器作为电源的主拓扑，利用Buck变换器稳定性好、动态响应速度快的优点，获得很快的脉冲电流边沿速度，引入对数运算环节，对数运算将非线性的负载电流特性转化为线性，通过线性控制实现输出无电流过冲。半导体激光器电源还存在输出脉冲参数不易调节的问题，脉冲电

5、流的频率和脉冲宽度调节范围很窄。改变参考电流基准的方式可以稳定的输出脉冲电流，而且脉冲电流的参数易于调节。在此基础上，设计了切载电路，利用假负载切载的方式，不但可以实现脉冲电流可调节，而且可以获得更快的脉冲电流上升和下降速度。针对单模块输出功率不足的缺点，设计了多模块并联方案，可以获得与单模块几乎相同的脉冲电流上升下降速度，同时获得更大的输出功率等级。通过Saber的仿真波形图和实测的波形图可以验证，该半导体激光器电源可以输出不同频率不同占空比的脉冲电流，同时具有很快的脉冲电流上升和下降时间。关键词：半导体激光器电源；快速电流脉冲边沿速度；高动态响

6、应电源；脉冲电流可调节；高频电源-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThetechnologyoflaserdiodemanufacturinghasbeenconstantlyimproved,andmoreandmorekindsoflaserdiodewhichwithgoodperformancehavebeenmanufacturedinrecentyears.Theapplicationfieldshavealsospreadfromthecommunicationfieldtowelding,medical,milit

7、ary,andothers,coveringalmosttheentirefieldofoptoelectronicapplications.Theexcellentperformanceoflaserdiodedeterminesitsapplicationareaswillcontinuetoexpand.However,thefactthatthedevelopmentofpowersupplylagsbehindlaserdiodehasgreatlylimiteditsapplication.Laserdiodehasthesimilar

8、electricalcharacteristicswithdiodesanditisatypicalnon-linearl