基于FPGA的脈沖DFB激光器驅(qū)動(dòng)電路研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著半導(dǎo)體激光器技術(shù)的不斷發(fā)展，其中DFB分布反饋式激光器得到了越來越廣泛的應(yīng)用。DFB激光器最大的特點(diǎn)是具有優(yōu)秀的光譜純度，他的光譜線寬可以做到1MHz以內(nèi)，邊模抑制比SMSR高達(dá)40-50dB。由于其優(yōu)秀的單色性和方便的封裝形式，在光纖通信、氣體檢測、醫(yī)療應(yīng)用、原子鐘激光物理系統(tǒng)、光膜磁力儀、精密測量等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，因此研制DFB驅(qū)動(dòng)電路具有一定現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文首先對(duì)半導(dǎo)體激光器原理和輸出特性進(jìn)行分析，針對(duì)半導(dǎo)體激

2、光器特性提出了一種基于FPGA的寬范圍可調(diào)脈沖激光器驅(qū)動(dòng)電路。本驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括FPGA脈沖信號(hào)發(fā)生電路、脈沖整形變換電路、脈沖電流驅(qū)動(dòng)電路、激光器恒溫電路部分。首先通過Xilinx Spartan-6系列PFGA開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)脈沖信號(hào)的產(chǎn)生電路，使用FPGA內(nèi)部的PLL模塊將外部晶體信號(hào)倍頻鎖相到500MHz，通過分頻器設(shè)置脈沖重復(fù)頻率和脈沖信號(hào)寬度，結(jié)合FPGA內(nèi)部ODDR雙倍時(shí)鐘單元實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于1GHz雙倍時(shí)鐘，輸

3、出分辨率為1ns的可調(diào)脈寬的脈沖信號(hào)。然后通過高速比較器對(duì)脈沖信號(hào)整形，使脈沖信號(hào)的極性和電平幅度適于驅(qū)動(dòng)MOS管構(gòu)成的脈沖電流驅(qū)動(dòng)電路，通過MOS-Driver電路驅(qū)動(dòng)MOS管構(gòu)成脈沖電流驅(qū)動(dòng)電路。由于激光器的波長、功率的溫度不穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)的一種基于PID的自動(dòng)恒溫控制電路保證激光器工作環(huán)境的溫度穩(wěn)定性。根據(jù)電源電磁兼容原理設(shè)計(jì)了整套驅(qū)動(dòng)電路的PCB，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行的程序設(shè)計(jì)，最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)測試分析。
　　本系統(tǒng)通過接收U