为了降低主振荡放大激光器(Master oscillator power amplifier, MOPA)光纤激光器驱动系统的热耗散、 提高其电光效率和单脉冲输出能量,提出了一种风冷恒温运行技术和智能程控电源方法。基于驱动电源的总体设计目标,从制冷方式、 制冷器件的选择等方面进行了研究,实现了对整个激光器系统温度的精确控制,系统运行温度误差为±0.5 ℃。研究了放大抽运源激光输出能量、 输入电压随输入电流的关系,实现了抽运源恒流驱动电流大于 10 A,脉冲驱动电流大于20 A的设计要求。实验结果对MOPA 光纤激光器的优化设计具有重要的参考作用。

基于SiC衬底的0.25 μm GaN HEMT工艺, 设计了一款X~Ku波段宽带1 W驱动放大器单片微波集成电路。设计使用了一种有源器件的大信号输出阻抗的等效RC模型验证了GaN HEMT工艺模型的准确性, 并获得了不同尺寸的GaN HEMT的大信号输出阻抗。第一级管芯采用负反馈结构, 降低匹配网络的Q值, 通过带通匹配网络拓扑, 实现了宽带匹配。测试结果表明, 在28 V的工作电压下, 8~18 GHz的频率内驱动放大器实现了输出功率大于30 dBm, 功率附加效率大于21%, 功率增益大于15 dB。芯片尺寸为: 2.20 mm×1.45 mm。该芯片电路具有频带宽、效率高、尺寸小的特点, 主要用于毫米波收发组件、无线通讯等领域, 具有广泛的应用前景。

为了解决传统LED驱动器引入的电磁干扰(EMI)问题, 提出了一种具有扩频功能的片内振荡器。该电路采用频率扩展技术对时钟进行频率调制, 可有效抑制电磁干扰, 并具有固定频率模式(FFM)和扩频模式(FEM)两种工作模式, 且固定频率时温度漂移小。采用0.18μm BCD进行了工艺仿真, 结果表明: 扩频模式下, 振荡器的中心频率为558kHz, 扩频范围为6.09%, 频率抖动周期为57.8μs, EMI能量降幅高达12dB, 显著降低了电磁干扰, 适用于对电磁兼容(EMC)性能要求很高的特定LED驱动器中。

由于分布反馈式(DFB)激光器输出光功率受其激射电流的影响，为了保证其稳定的光功率输出，研制了基于位移式数字PID算法的高稳定性DFB激光器驱动电源。在硬件设计方面，该驱动电源主要由控制器模块、恒流源模块和保护电路模块组成。采用模拟PI深度负反馈环节有效地提高了驱动电流的稳定性。在软件方面，采用位置式数字PID算法，消除了实际驱动电流值与理论值之间的微小差异。利用该驱动电源，对中心波长为1 563.01 nm的DFB激光器做了驱动测试。实验表明，长期稳定性(>220 h)优于4×10^-5，中心波长未出现漂移，为其在红外气体检测中提供了优越性能保障。