为了提升多普勒信号的有效性,增加激光多普勒测速仪的工作距离和可测量范围,提出了一种基于液体透镜的品质因子增强技术。对多普勒信号的品质因子分布进行了理论分析,然后以高斯光学为理论基础,对基于液体透镜的激光多普勒测速仪出射高斯光束的腰斑位置和大小进行了仿真分析。最后搭建了基于液体透镜的激光多普勒测速系统,对不同驱动电流下的品质因子进行了测量。理论分析和实验结果表明:通过改变液体透镜的驱动电流,多普勒信号的品质因子显著增加,大幅提升激光多普勒测速仪的工作距离和可测量范围。

由于传统的光功率采集仪精度不高，在实验中无法明显地显示出光功率在短期内的变化，而采集电压的数据采集系统可以很好地解决这个问题。在分析1 310 nm超辐射发光二极管(Super Luminescent Diode，SLD)光源的工作原理的基础上，设计了一种在恒温条件下控制驱动电流来使SLD稳定工作的驱动电路，进行了理论分析和实验验证，给出了利用SLD电压降监测输出光功率的新方法，取得了真实可靠的实验数据。通过SLD光源的驱动实验得出输出光功率与驱动电流和SLD两端电压降的相关关系，结果表明，输出光功率与电流具有良好的线性关系，与电压具有良好的正相关指数关系。利用采集电压降监测SLD的输出光功率，大大提高了测试精度和数据分辨率，同时为SLD退化寿命试验提供了新的电学参数。

针对电光Q开关速度快的特点，提出基于射频场效应管电光调Q驱动电路的设计方法。通过选择电磁对称性器件，多个电容并联，元器件及走线空间对称分布以较好的符合电磁对称性要求，使得回路等效电感降低。通过该方法可获得上升沿约16 ns,幅度大于5 000 V电光调Q开关驱动信号。该研究为高速高压电路设计提供了参考。

研制了一款具有强驱动电流且能稳定工作的光电耦合器芯片, 其中含有欠压锁存电路、逻辑控制模块以及后级的Push-Pull驱动电路。详细分析了欠压锁存(UVLO)及逻辑控制模块的工作原理, 并以此为基础对整体外围电路进行仿真, 仿真驱动电流达到3A以上。实测结果表明, 当电源电压为30V、测试温度为25℃时, 芯片正向峰值电流可达2.8A, 负向驱动电流峰值可达2.5A, 满足系统设计指标, 适用于大型电力电子工业系统中。

为了确定小型可热插拔式(SFP)光模块寿命试验所需的最短时间, 提出了基于加速因子最大化的最佳测试温度的确定方法。首先, 利用阿伦尼斯模型证明了温度的选择不会改变寿命预测结果, 并讨论了加速因子取极大值的条件。然后利用步进温度实验获得的驱动电流随测试温度变化的曲线给出了最佳测试温度的确定方法。最后, 计算分析表明由于驱动电流受温度的影响, 在最佳测试温度下进行光模块寿命试验仍然很困难。

讨论了荧光粉浓度及驱动电流强度对白光LED特性的影响。采用软件模拟实验和实际封装测试相结合的研究方法进行分析研究。对荧光粉浓度变化对白光LED光通量和相关色温(CCT)的影响进行了三维光线追迹模拟，并且进行了实际的封装验证。另外对白光LED的节温和显色性也做了深入细致的研究。研究结果表明：CCT随着荧光粉浓度的增大而减小，光通量则先上升后下降。同时由荧光粉浓度和驱动电流强度变化所引起的节温升高会降低荧光粉的转换效率。对显色性而言，采用高浓度荧光粉封装的白光LED有相对低的显色指数；并且显色指数随着驱动电流强度的增加而升高，最终趋于稳定。

A mathematical model for the spectra of monocolor light-emitting diodes (LEDs) and phosphor-coated white LEDs at different drive currents is established. The simulation program of the color rendering of a white light LED cluster is developed based on this model. The program can predict not only the spectral power distribution and color rendering index (CRI), but also the number of LEDs, drive currents, input power, and luminous efficacy of a white light LED cluster at a given color temperature according to the requirement of the luminous flux. The experimental results show that the relative spectral power distributions (SPDs) and chromaticity coordinates of the model LED are very close to that of the real LED at different drive currents. Moreover, the correlated color temperature (CCT), CRI, special color rendering index (R9) luminous flux, input power, and luminous efficacy of the white light LED cluster predicted by simulation are also very close to the measured values. Furthermore, a white/red cluster with high rendering (CCT = 2903 K, CRI = 91.3, R9 = 85) and a color temperature tunable warm-white/red/green/blule LED cluster with high rendering (CCT = 2700?6500 K, CRI > 90, R9 > 96) are created.

为了实现光纤放大器的抽运模块驱动电源精度高、纹波系数小、转换效率高并具有一定保护功能, 设计了半导体激光器的驱动电流源。该电流源由驱动、串口控制等模块组成。采用基于LM2676的开关转换方式, 构建了转换效率较高的恒流源系统, 并应用于LD驱动。经测试, 通过LD的电流最大为2.5A, 输出电流精度达到0.1%,转换效率可达85%以上,LC滤波电路使输出电流纹波减少至0.5mA; 具有串口通信电流源控制系统, 能够实现对驱动电流值的远程读取与设置。结果表明,该电流源达到理论设计要求,可应用于光纤放大器抽运模块。

介绍了利用金属氧化物场效应管产生大电流窄脉冲来驱动激光二极管的原理, 推导出驱动金属氧化物场效应管峰值驱动电流的计算公式和开通时间的估算公式, 通过仿真总结出影响驱动电源脉冲电流的脉宽、幅度和振荡的主要因素, 理论和仿真结果表明, 器件的寄生电感、电路走线电感和负载寄生电感对电流影响较大。实验结果显示, 在供电高压为200 V时, 金属氧化物场效应管开通时间为2 ns；激光二极管驱动电流上升时间小于10 ns, 脉宽为15～100 ns, 幅度为0～50 A连续可调, 频率为0～50 kHz。

为了解决大功率半导体超辐射发光二极管(SLED)的恒流、恒温驱动问题,使这类光源可以在恒定温度条件下,实现驱动电流连续调节的工作模式,设计了一种控制器,使用单片机MSP430作为其主芯片,采用脉宽调制和比例-积分-微分算法及半导体制冷器实现对光源温度的精密控制。实验中,控制器可以使光源在环境温度为10℃~40℃范围内稳定工作,温度稳定性可达到0.1℃,而其驱动电流则在0mA~200mA范围内连续可调,且恒定驱动电流可在全程范围内稳定在0.1mA。结果表明,所设计的控制器完全可以满足SLED的工作要求,满足了白光干涉系统对于光源的稳定性的需要。