当激光二极管流过阈值以上的电流时会产生激光,但温度的变化会影响光输出量,下图是光输出量和管芯温度的关系。为了保证激光二极管的光输出量恒定,在光输出量下降时就要增大正向电流。
而光输出量增大时就要减小正向龟流,即需要自动控制电流的大小来恒定光输出量。下图是恒流驱动与APCAutomatIC Power Contr0l)驱动对于温度变化的特性,由图中可见恒流驱动时温度变化会影响光输出量,而用APC驱动时。光输出量与温度无关。
1.APC电路
因为PD的电流与光输出量成正比,故只要保证PD的电流恒定光输出量也就是恒定值。下图是APC电路的框图。激光射入光电二极管PD,PD产生输出电流,甩电阻将此电流转换为反馈电压,该电压与基准电压相等以控制激光二极管正向电流,就得到了稳定的光输出。
激光二极管的工作电流和光电二极管的输出电流随激光元件的型号而各不相同,据此再确定外部元件的参数。
Rf、Rv是决定光输出调整范围或光电二极管输出电流调整范围的电阻。Rf决定光电二极管输出电流的最大值,Rv是可变电阻,Rf+Rv决定输出电流的最小值。
首先,确定光输出的调整范围,根据光输出-PD输出特性。
求出光电二极管输出电流的范围:Rf+Rv=(Vz-Vbe)/Im,式中:
Vz是稳压二极管的稳压值,Vbe是Trl的基极、发射极间电压,Im是光电二极管的输出电流。
当Rv的值为零时,光电二极管输出电流Im达到最大值。必须限制这个最大值,以保证激光二极管的光输出不超过自身的额定值,否则会损坏激光二极管。决定激光二极管最大正向电流的电阻Rld由下式计算:Rld=[VCC-Vop-Vce(sat)]/Iop,式中:
Vcc为电源电压,Vop为激光二极管工作电压,Vce(sat)为Tr2的集电极一发射极间饱和压降,Iop为激光二极管的工作电流。
电路动作的确认:
1)基准电压的确认:基准电压为稳压二极管的稳压值2.2V。2)光电二极管正极电位的确认:电路工作正常时。光电二极管正极电位,由稳压二极管的稳压值和Tr2的基极一发射极间电压确定,约1.5V。3)激光二极管的正向电流:可以测量电阻Rld两端的压降来推算,也可在电路中串入电流表,确认流过激光二极管的正向电流大小是否正常。
(2)脉冲驱动电路
可以让流过激光二极管的电流脉冲化而实现脉冲驱动。但仍然需要辅以APC电路。下图是这种电路。使三极管Tr3工作在开关状态。激光就被脉冲化。开关频率一般为数百赫兹。