dfb激光器的驱动电路研究【字数：10480】
DFB激光器，即分布式反馈激光器，DFB激光器最大特点是具有非常好的单色性，它的线宽普遍可以做到1MHz以内，具有非常高的边模抑制比。DFB激光器的正常使用，依赖于DFB激光器的电流和温度控制。本课题旨在用电脑软件设计DFB激光器的温控电路与电流控制电路，主要步骤为制作原理图库、制作PCB封装库、制作原理图、制作PCB板。并自主将样板上的器件焊接完成后进行上电测试，记录数据并通过数据分析改动样板上的器件，使激光器工作正常，并最终达到激光器输出正常且输出功率可调整的目的。温控电路包括温度控制，TEC和反馈。电流控制电路包括电流探测与电流控制。
目 录
1.引言1
1.1 国内发展现状1
1.2 国外发展现状1
1.3 研究DFB激光器驱动电路的目的和意义1
1.3.1 目的1
1.3.2 意义1
2.电路设计3
2.1 主要研究内容3
2.1.1 温控电路和电流控制电路3
2.1.2 PCB设计3
2.1.3 实验数据分析3
2.2 设计工具3
2.3 设计步骤4
2.3.1 设计思路4
2.3.2 制作原理图封装库4
2.3.3 制作PCB封装库5
2.3.4 原理图设计7
2.3.5 制作PCB12
2.3.6 贴片焊接15
2.4 本章小结16
3.实物测试与数据分析17
3.1导通状态测试17
3.2数据测试17
3.3数据分析18
4.总结与展望19
参考文献20
致谢21
引言
半导体激光器，也称为半导体激光二极管，它的工作物质是半导体材料， 它的性能良好，在光通信等领域的应用非常广泛，国内外的研究人员都非常看好它的应用前景，对它的研究一直很上心。但是在这种高速调制的状态下，普通的半导体激光器经常会出现光谱展宽的糟糕情况，这就可能导致影响到信息传输速率。为了解决这个问题，研究人员研制出了DFB激光器。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1.1国内发展现状
我国国内光纤激光器目前已经得到一定程度的发展，首先在国内多间科研单位开展了掺饵光纤的研制及光纤激光器的研究，并取得了较好的成果。南开大学、上海光学精密机械研究所在双包层光纤布拉格光栅激光器方面取得了开创性成果，随后中国兵器装备研究院报道了突破1KW功率的光纤激光器，清华大学在多模长光纤激光器和锁模脉冲光纤激光器方面做了很有进展性的工作[1]。
1.2国外发展现状
不得不说，从总体上看，国内光纤激光器的研究由于受到基础条件方面的制约，同国际的研究水平相比还有很大的差距。国外有多个研究机构人员对DFB光纤激光器开展了较为全面的研究。
世界范围的光纤传感技术呈现出产业化发展的趋势，主要都是应用在了军事和民用两大领域，其中包括但不限于：国土安全防卫系统、工业安全检测系统以及用于石油化工、生物医学和环境等领域的光纤检测系统[2]。
1.3研究DFB激光器驱动电路的目的和意义
1.3.1目的
利用电脑软件设计DFB激光器的温控电路和电流控制电路，选用合适的芯片作为电路的核心部分，选用合适的电容、电阻等元器件组成电路的基础部分，后期根据测试数据更换部分元器件，最终达到改善激光器光功率输出以及光脉冲震荡幅度和减小光脉冲噪声的目的。
1.3.2意义
对DFB激光器驱动电路的研究，根据测试数据分析以调整电路布局或者元件的数值，有助于了解某一部分电路对激光器输出光功率的影响以及数值的大小变化与输出光功率间的函数关系。同时可以更好的认知到哪一部分的电路对激光器输出光功率的影响更明显，并通过对电路的调整，使激光器的输出稳定日趋完善。
2.电路设计
2.1主要内容
本次设计包括DFB激光器的温控电路和电流控制电路设计、设计电路用的软件以及设计步骤、实物测试、数据分析。
2.1.1温控电路和电流控制电路
温控电路主要包括温度控制、TEC(半导体致冷器)、反馈。温控电路主要是保证激光器能正常工作，因为激光器工作是有一定的温度范围需求的，在这个范围之外，激光器就不一定正常工作了，所以温控电路是激光器工作的基础。
电流控制电路主要包括电流探测与电流控制。电流控制与温控电路不同的是，它并不直接控制流过电路的电流大小，而是通过电流探测检测电流的大小并且有过流保护功能，防止电路中电流过大而烧坏激光器。电流控制电路是激光器正常工作的重要保证。
2.1.2 PCB设计
主要是用电脑软件Altium Designer16进行电路板的设计。激光器能否工作、能否正常工作、能否改善工作能力，都要依赖于好的PCB设计。而要设计好PCB，依靠的是丰厚的基础知识、扎实的基本功、随机应变的能力以及良好的设计经验。通过翻阅PCB的相关书籍，和导师的悉心指导，本次设计很认真的学习了PCB的设计过程，包括建立一个完整的工程、往工程里添加各种库文件以及原理图和PCB，并通过特定的联系将它们很好的关联在一起，期间花了有两个月左右时间去熟悉掌握基本的技巧与规则，还有各种方便的快捷操作，以及对设计的PCB检查与调整。
2.1.3实验数据分析
主要是对实验所得数据进行整理，用整理好的数据制作表格与绘制图表，对照表格对数据进行分析并得出结论，通过结论思考电路存在的问题、问题的关键点以及如何改善。
2.2设计工具
本次毕业设计用到的设计工具是Altium Designer的第16个版本，Altium Designer是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑一体化、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计方案，使设计者可以轻松进行设计[3]。
目 录
1.引言1
1.1 国内发展现状1
1.2 国外发展现状1
1.3 研究DFB激光器驱动电路的目的和意义1
1.3.1 目的1
1.3.2 意义1
2.电路设计3
2.1 主要研究内容3
2.1.1 温控电路和电流控制电路3
2.1.2 PCB设计3
2.1.3 实验数据分析3
2.2 设计工具3
2.3 设计步骤4
2.3.1 设计思路4
2.3.2 制作原理图封装库4
2.3.3 制作PCB封装库5
2.3.4 原理图设计7
2.3.5 制作PCB12
2.3.6 贴片焊接15
2.4 本章小结16
3.实物测试与数据分析17
3.1导通状态测试17
3.2数据测试17
3.3数据分析18
4.总结与展望19
参考文献20
致谢21
引言
半导体激光器，也称为半导体激光二极管，它的工作物质是半导体材料， 它的性能良好，在光通信等领域的应用非常广泛，国内外的研究人员都非常看好它的应用前景，对它的研究一直很上心。但是在这种高速调制的状态下，普通的半导体激光器经常会出现光谱展宽的糟糕情况，这就可能导致影响到信息传输速率。为了解决这个问题，研究人员研制出了DFB激光器。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1.1国内发展现状
我国国内光纤激光器目前已经得到一定程度的发展，首先在国内多间科研单位开展了掺饵光纤的研制及光纤激光器的研究，并取得了较好的成果。南开大学、上海光学精密机械研究所在双包层光纤布拉格光栅激光器方面取得了开创性成果，随后中国兵器装备研究院报道了突破1KW功率的光纤激光器，清华大学在多模长光纤激光器和锁模脉冲光纤激光器方面做了很有进展性的工作[1]。
1.2国外发展现状
不得不说，从总体上看，国内光纤激光器的研究由于受到基础条件方面的制约，同国际的研究水平相比还有很大的差距。国外有多个研究机构人员对DFB光纤激光器开展了较为全面的研究。
世界范围的光纤传感技术呈现出产业化发展的趋势，主要都是应用在了军事和民用两大领域，其中包括但不限于：国土安全防卫系统、工业安全检测系统以及用于石油化工、生物医学和环境等领域的光纤检测系统[2]。
1.3研究DFB激光器驱动电路的目的和意义
1.3.1目的
利用电脑软件设计DFB激光器的温控电路和电流控制电路，选用合适的芯片作为电路的核心部分，选用合适的电容、电阻等元器件组成电路的基础部分，后期根据测试数据更换部分元器件，最终达到改善激光器光功率输出以及光脉冲震荡幅度和减小光脉冲噪声的目的。
1.3.2意义
对DFB激光器驱动电路的研究，根据测试数据分析以调整电路布局或者元件的数值，有助于了解某一部分电路对激光器输出光功率的影响以及数值的大小变化与输出光功率间的函数关系。同时可以更好的认知到哪一部分的电路对激光器输出光功率的影响更明显，并通过对电路的调整，使激光器的输出稳定日趋完善。
2.电路设计
2.1主要内容
本次设计包括DFB激光器的温控电路和电流控制电路设计、设计电路用的软件以及设计步骤、实物测试、数据分析。
2.1.1温控电路和电流控制电路
温控电路主要包括温度控制、TEC(半导体致冷器)、反馈。温控电路主要是保证激光器能正常工作，因为激光器工作是有一定的温度范围需求的，在这个范围之外，激光器就不一定正常工作了，所以温控电路是激光器工作的基础。
电流控制电路主要包括电流探测与电流控制。电流控制与温控电路不同的是，它并不直接控制流过电路的电流大小，而是通过电流探测检测电流的大小并且有过流保护功能，防止电路中电流过大而烧坏激光器。电流控制电路是激光器正常工作的重要保证。
2.1.2 PCB设计
主要是用电脑软件Altium Designer16进行电路板的设计。激光器能否工作、能否正常工作、能否改善工作能力，都要依赖于好的PCB设计。而要设计好PCB，依靠的是丰厚的基础知识、扎实的基本功、随机应变的能力以及良好的设计经验。通过翻阅PCB的相关书籍，和导师的悉心指导，本次设计很认真的学习了PCB的设计过程，包括建立一个完整的工程、往工程里添加各种库文件以及原理图和PCB，并通过特定的联系将它们很好的关联在一起，期间花了有两个月左右时间去熟悉掌握基本的技巧与规则，还有各种方便的快捷操作，以及对设计的PCB检查与调整。
2.1.3实验数据分析
主要是对实验所得数据进行整理，用整理好的数据制作表格与绘制图表，对照表格对数据进行分析并得出结论，通过结论思考电路存在的问题、问题的关键点以及如何改善。
2.2设计工具
本次毕业设计用到的设计工具是Altium Designer的第16个版本，Altium Designer是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑一体化、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计方案，使设计者可以轻松进行设计[3]。
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