雙通道低噪聲激光二極管線性驅動模塊.pdf
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LDRVDUAL是一款用于半導體激光二極管、SOA和PPLN的雙路電流驅動與溫度控制模塊。其主要功能包括：控制激光器內(nèi)部溫度、產(chǎn)生恒流信號驅動激光器，并可將外部輸入電壓信號轉換為電流驅動。模塊具有4*2種Max. 電流驅動范圍，適用于不同功率大小的激光器（通過電路板跳線進行選擇）?？紤]到接線問題，設計了3個光纖接口，預留了電源線口等，便于用戶操作。
內(nèi)置基準源具有極低的噪聲水平，并可以達到16位控制精度。電流和溫度參數(shù)都可儲存在模塊上，經(jīng)由一個簡單的外部觸發(fā)信號就可以該參數(shù)運行激光。使得該模塊構成一個即插即用的、高穩(wěn)定性的激光光源。
特性 | Min. | Max. | 單位 | 注釋 |
主電源 VIN | 4.5 | 5.5 | VDC | 直流 建議采用穩(wěn)壓電源 |
輔助電源 VSOA | 4.5 | 12 | VDC | |
功率 | 20 | W | ||
1通道 Max. 驅動電流 | 10/125/ 255/370 | mA | 跳線選擇 | |
2通道 Max. 驅動電流 | 312/625/ 1560/1875 | mA | 跳線選擇 | |
電流分辨率（LSB） | Max. 電流/65536 | mA | ||
電流線性度 | ±1 | LSB | ||
電流溫漂 | ±25 | ppm/℃ | ||
1通道電流噪聲 | 200 | pA/Hz1/2 | 僅內(nèi)置基準源 | |
2通道電流噪聲 | 300 | pA/Hz1/2 | 僅內(nèi)置基準源 | |
1通道驅動電壓 | 0 | 3.4/2.8 | V | 半幅度電流/滿幅度電流 |
2通道驅動電壓 | 0 | VSOA-2.0 | V | |
響應頻率 | 0 | 25 | MHz | -3db |
溫度控制范圍 | -10 | 50 | ℃ | |
溫度分辨率 | 0.001 | ℃ | ||
溫度穩(wěn)定性 | 0.002 | ℃ | 需要外殼散熱 | |
TEC輸出電流 | -1.5 | 1.5 | A | |
TEC輸出電壓 | -4.6 | +4.6 | V | |
模擬輸入 | -2.5 | 2.5 | V |
尺寸（單位：mm）
安裝
請務必先參照激光器手冊，對應連接器的線序，以及電路板上的連線，確定激光器與當前線序兼容。在不正確的線序下通電可能導致激光器損壞！
模塊的電源負極輸入，底板及NTC負極均接地。且驅動輸出的正極與負極均不接地。當要安裝的激光器的有任一功能引腳接地（連接其外殼）時，需要te別注意。
當存在激光功能引腳接地情況（如激光正極接地）時，需要在激光器與底殼之間墊一塊粘性導熱硅膠，且不要用金屬螺釘來固定激光，以使激光器外殼與底殼絕緣。如果不確定，請咨詢銷售方的工程師。不正確的接地將導致模塊功能異常甚至燒毀激光器！
跳線配置
在上電之前，模塊需要調整電路參數(shù)以適應所安裝的激光器。參數(shù)由電路板上跳線和撥碼開關控制。務必在斷電情況下操作！
請將LDRVDUAL的Max. 驅動電流設置為等于或稍大于激光的Max. 允許電流。如果將驅動電流設置過大，將增加激光器燒毀的風險。設置由電路板上跳線：
！同一通道中的兩跳線需完全一致，否則儀器不能正常工作！所有操作應在斷電情況下執(zhí)行。
其他跳線用途 | |
P11/5V | 始終應短接 |
VSOA=VIN | 短接時2通道電源直接從VIN獲取，不必再接入另外的電源適配器。 斷開時2通道電源應由外部輸入，支持z高12V電壓，可用于高驅動電壓激光器 |
！如果激光器內(nèi)部自帶分壓電阻，盡量不要使用該電阻，會導致外部驅動電壓不足，激光器處于欠壓狀態(tài)
面板
從左到右依次：
電源接口：3.81mm接頭1，VSOA直流5~12V，3A。使用低紋波穩(wěn)壓電源以降低系統(tǒng)整體噪聲。
3.81mm接頭2，VIN直流5，5A。使用低紋波穩(wěn)壓電源以降低系統(tǒng)整體噪聲。
通訊接口：串行通信，波特率115200bps，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無校驗位；3.3V TTL電平。可使用跳線短接GND和RX針，使系統(tǒng)按照設定好的內(nèi)部電流開始驅動激光，請務必在完全設置好各參數(shù)以后再使用該功能。
P+,P-為輔助連接口，內(nèi)部接頭可用于直連激光器引腳。
COM燈：通訊指示燈，當GND和RX短接時顯示紅燈
SYS燈：系統(tǒng)狀態(tài)燈。當未安裝激光或激光溫度未穩(wěn)定到設定值時，顯示黃燈。激光溫度已穩(wěn)定時，顯示綠燈。當開啟內(nèi)部驅動電流時，顯示紅燈。
DIRECT INPUT: SMB接頭，輸入電壓0~2.5V，輸入頻率0~20MHz
AC INPUT: SMB接頭，輸入電壓-5~5V，輸入頻率20Khz~20MHz
te別注意:
！激光器有功能引腳接外殼的情況下（如NEL激光器，常正極接外殼），必須將激光器外殼與底座絕緣：激光下方墊一層導熱硅膠墊，并且不要使用金屬螺釘來固定
！激光電流擋位需要通過短路帽（跳線帽）在P3和P10來實現(xiàn)。兩者不匹配將導致系統(tǒng)的自我識別和實際電流不匹配，可能導致激光燒毀！
！建議先連接一個LED燈珠或廉價紅色激光器來測試當前設置是否正常工作。
！激光溫度震蕩說明溫控PID參數(shù)設置不對。溫控參數(shù)調節(jié)命令為 tecpkp kI kd， 發(fā)送后會立刻產(chǎn)生效果，觀察溫度的響應精度和速度，直至達到滿意的效果。調節(jié)完成后要用save命令保存。 ！模塊沒有開關，連接電源后，溫控功能立刻開始工作，但激光電流源并不啟動。綠燈表示溫度已穩(wěn)定。用跳線帽短接RX和GND，使電流源開始工作，請在參數(shù)完全設置好后再使用本功能！
外部信號輸入（Direct）
儀器后面板信號輸入端INPUT用于接收外部輸入，不開啟內(nèi)部偏置信號時，等效電路如下圖所示：
激光器的驅動電流為：
ILaser = (V1/1.25V) x Imax
Imax=149mA , 378mA etc
當開啟內(nèi)部信號時，等效電路如下：
若僅使用內(nèi)部信號，應斷開INPUT接口上的一切連接。如果要同時使用內(nèi)部和外部信號，請按照上述的等效電路來自行計算最終效果。
外部信號輸入（AC）
儀器還帶有-20db增益的交流輸入通道，與內(nèi)部基準源為交流耦合。方便用戶以較大幅值輸入調制信號，以提高信噪比，儀器降低10倍后疊在原來的低噪聲內(nèi)部基準源之上，實現(xiàn)低噪聲調制輸出，如下式：
Ilaser = (-Vac/25V) x Imax+Iinternal
PC控制界面
裝回儀器蓋板，將控制器連接電源，并用USB線連接電腦。WIN7及以上系統(tǒng)會提示自動聯(lián)網(wǎng)安裝USB驅動。當使用其他系統(tǒng)或無法聯(lián)網(wǎng)時請在http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm 下載對應驅動。驅動安裝好后會在“設備管理器”出現(xiàn)虛擬串行設備。
打開電腦端專用軟件，如下圖所示：
在Communication Port中找到對應的虛擬串口，若未找到，點擊Refresh按鈕。點擊Connect按鈕，正常連接后控制臺變亮，并讀取控制器的當前設定值。在LD Temp Setpoint輸入需要的工作溫度，點擊Set Temperature設定。Bias滑動條設定恒定工作電流值，Limit滑動條設定Max. 限制電流。Driver和Driver2分別控制兩通道的電流，設置參數(shù)后，點擊下方的Set Parameters將參數(shù)發(fā)送至儀器。點擊Save All Settings將所有參數(shù)保存在儀器中。
點擊Run:DC 將以設定的電流值啟動激光器。Limit滑動條用于保護激光器，在外部輸入情況下也能限制電流，請設置為激光器參數(shù)表中的Max. 工作電流。
！啟動激光前，請仔細檢查各參數(shù)是否在激光器的允許工作范圍內(nèi)！
通訊說明
專用轉換線纜將電路板連接至電腦USB或串口。USB轉換器采用FT232R芯片模擬串口，WIN7以上系統(tǒng)會自動聯(lián)網(wǎng)安裝驅動。其他系統(tǒng)或未聯(lián)網(wǎng)時請在http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm 下載對應驅動。驅動安裝好后會在“設備管理器”出現(xiàn)新的串行設備，通訊速率默認為115200bps。通過接收ASCII格式串行命令改變參數(shù)，命令以回車結束。
以下以PuTTY為例說明通訊方法。打開PuTTY后，連接選擇Serial，輸入與設備管理器中一致的端口號，Speed中輸入115200，點擊open即可打開黑色的交互端口，通過鍵盤輸入相關指令即可（Backspace按鍵無效）。正確輸入命令后系統(tǒng)會有提示設置結果，錯誤會返回error信息
電腦為主控端（上位機），發(fā)送字符串命令。以“：”冒號作為一通道起始符開始一行命令，以“#”作為二通道起始符，以回車(\r\n)結束一行，下位機執(zhí)行后返回信息。以下所有功能均可通過配套軟件訪問，建議以配套LDPD軟件完成設置并得到正確波形后，點save保存參數(shù)至下位機，再轉由其他客戶端來進行控制。
運行模式如下：
1 | 運行模式 |
>>>>>> 發(fā)送auto on開始，返回(1)Auto run started.[[OK]]\r\n >>>>>> 發(fā)送auto off停止， 返回(0)Auto run stopped.[[OK]]\r\n |
參數(shù)設置：
發(fā)送 | 功能及返回值 |
about | 返回下位機當前的參數(shù)： >> 優(yōu)秀行 (%f) TEC.\r\n >> （浮點數(shù)，與下發(fā)的參數(shù)一致） >> 第二行 (%d,%d,%d) PGA,freq,amp.\r\n >> （對LDRV模塊，以上為無意義參數(shù)） >> 第三行(%d,%d,%d) bias.\r\n >> （數(shù)值與下發(fā)命令bias a,b,c一致） >> 第四行 (%d,%d) dm,phase.\r\n >> （LDRV上為無意義參數(shù)） |
version | 回復： RYMLASER<本機型號><版本號> |
temp | 返回當前環(huán)境溫度值，激光器溫度，返讀電流值 |
tec x | x為攝氏溫度，設置激光器的目標溫度，可為小數(shù)， |
tecp kP kI kD | 設定溫度控制系統(tǒng)的PID參數(shù)，用以保證溫度控制系統(tǒng)的穩(wěn)定，用戶可以調整參數(shù)以實現(xiàn)快速或慢速響應 限制專業(yè)用戶使用！不良的PID參數(shù)會導致溫度震蕩，甚至損壞激光器 系統(tǒng)出廠值： kP =1500; kI=4000; kD=10 |
tecfast | TEC常規(guī)模式，使用已存儲的PID參數(shù) |
tecslow | TEC慢速模式，使kP/2, kI/8，將降低溫度系統(tǒng)的時間常數(shù) |
bias a b c | a：電流設定（0~65535） b：限流設定（0~65535） c：無意義參數(shù)，設置為1以上數(shù)值 a和b數(shù)值通過下述公式計算 a = (Iset/Imax)*65536 Iset為要設定的電流，Imax為儀器Max. 電流（根據(jù)本機型號，在Instruments.ini中查看） |
save | 保存當前的所有參數(shù)，下次開機會自動調用。 |
營業(yè)執(zhí)照
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