1、模塊化摻餌光纖寬帶光源驅動電路設計李棟李流超黎志剛中國電子科技集團公司第三十四研究所， 廣西 桂林 541004摘要：為了提高模塊化寬帶光源的穩定性，采用自動溫度控制ATC電路和自動功率控制APC 電路驅動泵浦激光器。實驗結果表明，光源驅動電路可靠，輸出光譜和光功率穩定，達到了 預定的技術指標要求。該電路集成度高、體積小，能夠滿足寬帶光源模塊化需求。關鍵詞：摻餌光纖；寬帶光源模塊；泵浦激光器；驅動；功率控制；1、引言摻餌光纖寬帶光源是一種相干性低的光源，具有輸出功率高、光譜寬、溫度穩定性高、 使用壽命長等特點。由于這些特點，摻餌光纖寬帶光源廣泛應用在光通信、光纖傳感、光器 件測試及光譜分析等領

2、域。隨著超高速、大容量光纖通信系統和光傳感系統的發展，對寬帶 光源在功率、帶寬、穩定性及體積方面提出了更高的要求。泵浦激光器的驅動電路作為寬帶 光源的一個組成部分，電路的穩定性將直接影響摻餌光纖寬帶光源的光譜輸出質量。近年 來，高穩定的模塊化摻餌光纖寬帶光源是一個研究熱點。本文將針對高穩定的模塊化摻餌光纖寬帶光源中的泵浦激光器的驅動電路展開設計，通 過采用高集成度的自動溫度控制ATC電路和自動功率控制APC電路，對泵浦激光器進行驅 動，實現了光源光譜寬度和功率的高穩定輸出。該設計電路具有體積小，穩定性高等特點， 對研制模塊化寬帶光源具有一定指導和參考意義。2、模塊化摻餌光纖寬帶光源驅動電路設計

3、2.1驅動電路總體設計摻餌光纖寬帶光源中，除了激光器的泵浦需要電光轉化外，其余均為無源光路，所以泵 浦激光器的可靠驅動是整個光路設計穩定的一個不可或缺的保證。模塊化摻餌光纖寬帶光源 驅動電路設計包括：電源電路、泵浦激光器及其保護電路、APC電路、ATC電路。整個驅動電路采用外置輸A+5V(2A)電源供電，內部對輸入電壓進行濾波和穩壓處理， 保證電源的穩定性。由于內部驅動電路單元均采用+5V電壓系統，所以內部不再需要電壓變 化處理。2.2泵浦激光器及其保護電路摻餌光纖寬帶光源中的泵浦激光器采用980nm泵浦激光器，型號為LC96A74P-20R。該 激光器模塊輸出光纖集成了光纖光柵，波長穩定性高

4、。激光器最大輸出功率可以到360mW, 尾端帶有保偏光纖。在激光器模塊內部集成有熱敏電阻、監控光電管、致冷模塊，便于對模 塊進行自動功率控制和自動溫度控制。在使用中應注意一定不要超出激光器的極限值，同時操作還應注意靜電保護，焊接時要 斷電焊接，保證良好接地。在激光器的驅動端并聯濾波電容和反向偏置二極管，可以對激光 器形成很好地保護。在電源輸入端，增加電容避免電源不穩，對激光器造成沖擊。2.2泵浦激光器APC及泵浦激光器驅動電路設計要使泵浦激光器輸出光具有較強的穩定性，首先要有功率自動控制電路和良好的電流驅 動電路。APC控制原理：將驅動電流經過電阻形成電壓，將電壓信號連接到驅動源的反向端 形成

5、反饋，對輸出光功率進行很好地控制。另一方面，由于溫度、濕度及器件內部老化造成 的驅動波動，也可以通過APC電路改變反饋電壓，從而穩定驅動激光器的電流，最終穩定 光源功率輸出。詳細設計電路如圖1：圖1泵浦激光器驅動電路及APC電路電路圖中，首先通過可調電位器調節基準驅動電壓，然后運放OPA4340驅動NPNJ122 三極管從而驅動泵浦激光器。同時在NPNJ122的E極取樣激光器的驅動電流，通過電阻轉 化為反饋電壓，連接至運放的正端，形成負反饋。2.3泵浦激光器ATC電路設計激光器的輸出波長和功率受溫度影響比較大，因此需要對激光器進行自動溫度控制電路 設計。ATC電路的原理：根據泵浦激光器內部熱敏

6、電阻的阻值變化來驅動制冷器，熱敏電阻 作為電阻橋的一臂，當溫度上升（或下降）時，激光器內部的熱敏電阻阻值變小（或變大），經 過橋式電路，改變驅動制冷器的電流，從而對激光器模塊進行致冷或加熱。該電路設計中采用ADN8830集成芯片為核心調控器件，該芯片是目前性能最好的TEC 功率驅動模塊之一。具有單芯片高集成、高效率輸出、高性能等特點，非常適合設定和穩定 TEC的溫度。同時5mm X 5mm LFCSP封裝形式便于產品模塊化。長期溫度穩定性高達0.01C， 并帶有溫度鎖定指示和溫度監控輸出功能。詳細設計電路如圖2:圖2泵浦激光器ATC電路3、實驗結果及分析將本文設計的驅動電路應用在C波段模塊化摻

7、餌光纖寬帶光源中，測試輸出光譜，對該 驅動電路性能進行驗證。測試過程中采用Anritsu公司的光譜分析儀MS9710C、安捷倫的光 功率計81618A、光迅的光衰減器OAT-HV，分別對輸出光譜和光功率進行測量。經過測試， 在整個工作溫度范圍的數據結果為：光源輸出功率大于13dBm,15分鐘輸出光功率穩定度0.005,8小時輸出光功率穩定度0.02。光譜范圍1526nm1566nm。光譜曲線平坦度小于2.5dB。技術指標完全達到臺式及機架式寬帶光源技術指標。通過試驗分析可知:采用該驅動電路的模塊化C波段模塊化摻餌光纖寬帶光源滿足光纖 傳感、光譜分析及光測試領域的小型化、高穩定、高可靠要求。4、結論該驅動電路采用了自動溫度控制ATC電路和自動功率控制APC電路驅動泵浦激光器， 電路具有集成度高、體積小，穩定性高的特點。通過測試，由此電路驅動的模塊化摻餌光纖 寬帶光源技術指標均達到臺式寬帶光源的技術指標，非常適合模塊化寬帶光源，具有很好地 推廣和借鑒意義。參考文獻：劉蕓，焦明星 半導體激光器用電流源的