摘要：激光驱动电流的安稳性是影响激光驱动器功能的重要参数，但激光驱动器的高电流值难以坚持安稳。此外，驱动电流的规模应尽或许地宽以适用于不同品种的激光器。针对以上问题，文章以超辐射发光二极管(SLED)激光驱动器为运用实例，并选用闭环操控技能以坚持驱动电流安稳，该体系能够发生4mA至200mA随外部电阻值改动的安稳的电流。
要害词：激光驱动器;安稳电流;功率操控
1 前语
超辐射发光二极管(SLED)发生的宽波段光具有高的光功率，波长规模1.53nm至1.56nm，光功率可超越5mW。光纤传感器是由2Km长的保偏 (PM)光纤紧贴组合而成的线圈，PM线圈检测到机械体系的振荡并将其转换到集成光学芯片，由芯片处理的信号被耦合到信号检测器，并转换为电子信号。光学功率噪声检测器被用来检测该光功率的噪声信号，并用数字信号处理器(DSP)来过滤噪声。用这种高光功率源，该体系的信号噪声比(SNR)被由光源发生的噪声，而不是涣散的噪声所约束。光功率源是光纤陀螺仪的要害部件，它有必要供给安稳，满足的光功率。在实践中，它通常是一个经过必定的电流驱动的SLED。
SLED具有电流输入光功率输出的传递函数，如图1所示。当SLED的驱动电流超越ITH，SLED的光功率将正比于驱动电流。因而，该SLED的光功率能够很好地经过操控SLED的驱动电流进行操控。
2 电路规划
该激光驱动器电路可供给输出从4mA到200mA规模的一个安稳的驱动电流。
2.1 功率操控器构建
该功率操控器的构建块如图2所示，其规划是根据光电反应理论。当体系安稳后，电源操控器供给给SLED安稳的电流，然后使SLED的光功率安稳。当体系安稳时，输出电流由外部电阻决议;当外部环境改动时，光纤体系的光功率改动，然后导致由监控二极管发生的改动的电流。然后，光电流被反应到功率操控器，并经由外部电阻转换成相应的电压值，用它与基准电压进行比较。比较的成果经扩大器传送到驱动电流的操控体系，调理电流源的驱动电流，使得电流源阵列改动的输出电流相应地改动。经过这种方法，SLED的驱动电流可坚持不变，这意味着当环境发生改动时光纤体系的光功率坚持安稳。
如图2，当体系安稳时，驱动电流IOUT的电流值由外部电阻REXT确认。假定I2/I1，I3/I2，IOUT/I3是B1，B2和B3，那么IOUT 的值可经过改动N2，N3，P1，P2，Q1/Q3和Q2/Q4的值很容易地完成。IM对B4的比值是由所运用的监控二极管的标准确认。REXT和 IOUT之间的联系如(1)至(5)五个方程，其间有6个变量(包含REXT)，这意味着REXT与IOUT一一对应，式(6)为传输函数。在公式中，监控电流的改动由式(7)决议：
其间AOC为A1的共模增益，AOD为A1的差模增益，而且gmN1是N1的跨导。在规划中，A1和A2是单级级联扩大器，这样体系的极点是由扩大器的输出和电流镜发生的。由电流镜发生的磁极为fT(2+B)，这是十分高的频率值，其间B是电流镜的增益。要取得一个满足的相位裕度，A1的输出是由一个高电容和高电阻连接到地，所以A1的输出是主极点。
2.2 输出级
激光器输出级如图3所示，它供给电流来驱动激光器，并直接影响SLED的输出。
输出晶体管被设置为10*10的双极级联阵列。为供给满足的电流，输出晶体管的基极电流需求满足大，基极电流由Q2和M9供给。在这个规划中，输出电流为 200毫安，假定双极性的β电流增益是100，因而，基极电流至少为200mA/β。M8/M7和Q2/Q1等于4，这意味着I3等于 16I1，M3/M1，M4/M2，M5/M1和M6/M2等于2。所以Q3的基极电流的电流是14，这约束了最大输出电流，而且Q3应大于2 mA。的最小值为2mA/14，它是142μA。所以，基极电流大于142μA经常被用来保证输出晶体管坚持在正向有源区的，这儿基极电流是155μA。
所述Vbias1，Vbias2，和Vbias3和由偏置电路发生，如图4所示。经过经典低电压级联结构发生Vbias2和Vbias3，Vbias1由扩大器产的。电压被反应到扩大器的负端口，以发生安稳的偏置电压，坚持体系的安稳性，一个电容被用于增加点A的阻抗，使得它成为主极点。运算扩大器被规划成一个单级级联扩大器，这保证了体系更好的安稳性。
2.3 校准参阅电流
在该规划中，输出是一个电流，而且许多偏置电压经过基准电流发生。这样，参阅电流的精度关于激光驱动器的驱动才能，安稳性和精度十分重要。
参阅电压是由一个简略的一阶补偿电路发生，根据参阅电压，所述参阅电流发生并在图5校准。它是由一个差错扩大器，一个参阅电压源，一个比较器，一个逐次迫临寄存器(SAR)的逻辑电路，和一个6位数字-模仿转换器(DAC)组成。
参阅电流是经过由基准电压电路，埃罗扩大器和反应网络构成的反应电路发生的。电压被反应到差错扩大器的正极端口与基准电压进行比较，差错扩大器扩大该差压到M1的栅极电压，以这种方法，发生必定的电流。为取得更高精度的电流，消除差错的校准是必需的。
校准是经过一个特区逻辑电路和一个6位的DAC。当校准开始时，6位的DAC输入数据被界说为011111，或半满刻度。特区逻辑将修正DAC的输入数据，并改动其输出电流，直到该参阅电流值能够等于IREF，假如参阅电流等于IREF，校准中止。
3 仿真成果
该激光驱动器输出才能的仿真成果示于图6，这是不同条件下的仿真成果图：(a)常温(25℃)下激光驱动器随外部电阻值改动的输出仿真成果;(b)低温 (-40℃)中激光驱动器随外部电阻值改动的输出仿真成果;(c)高温(125℃)中激光驱动器随外部电阻值改动的输出仿真成果;(d)电压4.5V，温度-40℃时激光驱动器随外部电阻值改动的输出仿真成果。经过对在不同条件下仿真成果图的比照可得，该体系能够发生随外部电阻值改动的安稳电流。图中y是外部电阻的值，单位是kΩ，Y0是输出电流，单位mA。
4 定论
所述体系规划出一个以闭环操控技能来坚持激光驱动器驱动电流安稳的SLED激光驱动器，并根据光电反应理论规划了功率操控器，可完成激光器主动功率操控。该体系的电路具体，在初始设置后能够发生安稳的规模从4mA到200mA的电流。规划和仿真成果标明，在不同的外部条件下该体系能够发生随外部电阻值改动的安稳电流。试验标明该规划能够很好地作业，在安稳驱动激光器的前提下，还能够使激光器安全长期运转。
