Пример схемы стабилизации тока для полупроводникового лазера с заземленным катодом

Системы управления диодными лазерами разработаны в Институте лазерной физики при создании лазерных спектрометров и стандартов частоты. Они содержат систему термостабилизации, систему стабилизации тока и систему контроля мощности. На базе длительного опыта применения диодных лазеров нами разработана схема, отличающаяся высокой надежностью и улучшенная применением новейшей элементной базы и добавлением инструментального усилителя между токоизмерительным резистором и гнездом контроля (для устранения влияния измерительного прибора). Вариант схемы на отечественном стабилизаторе КР142ЕН5А показан на рис. 19.3−19.5. Схема для наглядности разбита на три части.

Схема предназначена для питания лазерных диодных излучателей, у которых анод соединен с корпусом прибора либо оба вывода изолированы от корпуса. Однако многими зарубежными фирмами выпускаются лазеры, у которых корпус соединен с катодом. Поскольку лазер требует оптимального охлаждения, а в источник порой необходимо вводить дополнительную ВЧмодуляцию тока накачки, применение источника тока, рассчитанного на лазеры с общим анодом, усложняет конструкцию и не позволяет обеспечить требуемые параметры, в частности, малый уровень шумов по ВЧ. Стабильность тока обеспечивается работой прецизионного ОУ, поддержи вающего напряжение на токозадающем резисторе равным предписываемому напряжению с выхода потенциометра управления. Опорное напряжение формируется источником на основе микросхемы /Ш780УЛ^{, Г}, питание которой стабилизируется микросхемой КР142ЕН5А, которая, в свою очередь, питается через стабилизатор КР142ЕН8 В (+12 В). Такое решение может показаться громоздким, однако на деле позволяет дешевыми средствами обеспечить высокую стабильность при малых габаритах. Два диода создают смещение потенциометра относительно входа отрицательного питания ОУ для надежного запирания полевого транзистора в крайнем положении.

Рис. 19.3. Схема аналогового источника тока для лазерного диода (часть I).

Полупроводниковый лазер включается в истоковую цепь транзистора методом пайки последовательно с измерительным сопротивлением. І Іапряжение на этом резисторе измеряется инструментальным усилителем АМР-04 и служит для контроля величины тока. Коммутации питания инструментального усилителя и его выходного сигнала не влияют на ток лазера и не опасны.

В корпусе прибора полупроводниковый лазер шунтируется обратно включенным германиевым диодом либо диодом Шоттки, а для ВЧ-модуляции предусмотрена емкостная цепь, соединяющая его с аттенюатором модулирующего сигнала (рис. 19.4). Также предусматривается замыкатель, который шунтирует лазер на время отключения внешних разъемов, что позволяет исключить пробой /?-л-псрсхода статическим электричеством при коммутациях всех видов.

По результатам испытания на эквивалентной нагрузке при диапазоне регулирования от нуля до 300 мА дрейф тока за 60 мин не превышает ± 0,3 мкА.

(т. е. ±Ы0^-6). При этом обеспечиваегся шаг управления менее 3 мкА, смешение тока от напряжения питания не превышает 0,1 мкА/В, температурный дрейф тока составляет 0,06 мкА /°С, выходное сопротивление источника тока не менее 5 МОм, средняя воспроизводимость тока около 0,3 мкА.

Рис. 19.4. Схема аналогового источника тока для лазерного диода (часть 11).

Рис. 19.5. Схема подключения лазерного диода к источнику тока (часть 111 от общей схемы).

Описанный источник тока для полупроводникового лазера по долговременной стабильности и воспроизводимости величины тока является лучшим из известных на момент разработки устройств подобного типа. Изготовлены модификации этого устройства на другие значения рабочего тока накачки (до 2 А) с сохранением величины относи тельной стабильности тока.