2 LD驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì) 
LD與監(jiān)測(cè)二極管是集成在一起的元器件。流入LD的電流經(jīng)過(guò)APC電路的預(yù)偏置電流。APC電路通過(guò)電流負(fù)反饋電路抑制由于溫度變化、器件老化等引起的光功率的變化。APC電路部分采用背向光反饋?zhàn)詣?dòng)偏置控制方式，即用半導(dǎo)體激光器組件中的PD光電二極管監(jiān)測(cè)LD背向輸出的光功率。因?yàn)楸诚蜉敵龉夤β誓芨�蹤前向輸出光功率的變化，通過(guò)閉環(huán)控制系統(tǒng)就可以調(diào)節(jié)激光器的電流，達(dá)到輸出穩(wěn)定光功率的目的。 
APC電路由運(yùn)算放大器1，2和晶體管Q1以及外圍電路組成，該電路是一個(gè)以三極管為核心的負(fù)反饋系統(tǒng)，具有自動(dòng)穩(wěn)定激光器光輸出功率的功能。反饋取自LD的背向光，由背向光監(jiān)測(cè)二極管檢出并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流，經(jīng)電容器C1濾波后，進(jìn)入運(yùn)放的反向輸入端，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)V1。運(yùn)放的同向輸入端由LM336 和運(yùn)放組成的+2.5 V穩(wěn)定基準(zhǔn)源及變位器R5組成�；鶞�(zhǔn)電壓的輸出為V2，可以通過(guò)變位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。 
在給驅(qū)動(dòng)電路加上電壓的瞬間，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的沖擊電流，瞬間電流的大變化會(huì)影響半導(dǎo)體激光器的使用壽命。此外，一般情況下，電源電壓都是由交流220 V經(jīng)變壓整流提供給驅(qū)動(dòng)電路電壓，外部串入的干擾信號(hào)也會(huì)產(chǎn)生瞬間的大電流，這樣，長(zhǎng)期工作也會(huì)影響半導(dǎo)體激光器的使用壽命。 
基于這種情況，在設(shè)計(jì)中引人慢啟動(dòng)電路，即在基準(zhǔn)源的輸入端并接二極管和電容，其中的電容在10～470μF左右，其最佳值在22～47μF。這樣，驅(qū)動(dòng)電路不受電源電壓的干擾，具有慢啟動(dòng)效果，使激光器不會(huì)受到每次開啟電源時(shí)產(chǎn)生的過(guò)流沖擊，延長(zhǎng)了激光器的使用壽命。 
APC電路控制過(guò)程如下：當(dāng)由于某種原因，使LD的輸出光功率降低時(shí)，耦合至光電二極管的電流也同比例減小，即V1減小，這樣，通常狀態(tài)下的平衡被打破，使得運(yùn)放1輸出端的電壓即V3將會(huì)增大，于是，三極管Q1的基極電流增大，集電極電流也隨之增大，而集電極電流正是流入LD的電流。因此，流入激光器的電流增大，輸出光功率相應(yīng)增大，從而使輸出光功率保持不變;反之，亦然。 
根據(jù)本傳感器的激光器的性能參數(shù)，選擇合適的電阻電容進(jìn)行匹配，調(diào)節(jié)電位器，可以得到不同的光功率輸出值。該光纖傳感器LD光源的閾值電流在8 mA左右，穩(wěn)定工作在10～30mA之間。輸出功率與驅(qū)動(dòng)電流在大于閾值電流后呈較好的線性關(guān)系。正常工作時(shí)能輸出-0.1，-1，-2，-5，-10 dB等可調(diào)的穩(wěn)定的光功率值。電路中的參數(shù)配置，使流入LD的電流不會(huì)超過(guò)其極限值。 
實(shí)驗(yàn)證明：該設(shè)計(jì)電路正確可行，基于背向監(jiān)測(cè)器的自動(dòng)光功率反饋保證了光纖傳感器能夠在功率恒定的情況下正常工作。 
3 結(jié)論 
本文所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)慢啟動(dòng)和功率自動(dòng)控制電路解決了激光器在使用中輸出功率不穩(wěn)定的問(wèn)題，其穩(wěn)定度優(yōu)于0.5%，達(dá)到了較好的穩(wěn)流效果。本文中的光纖傳感器是應(yīng)用于液氮的低溫環(huán)境下，本次實(shí)驗(yàn)是在室溫下進(jìn)行，將其耦合器和其驅(qū)動(dòng)電路部分通過(guò)光纖引出處于室溫(25℃)下，溫度變化不是很大，因此，沒(méi)有引入溫度補(bǔ)償控制電路。下一步實(shí)驗(yàn)將使光纖傳感器處于液氮的低溫環(huán)境下工作，溫度波動(dòng)較大，需要考慮加入自動(dòng)溫度補(bǔ)償電路，實(shí)現(xiàn)恒溫控制。