其中,x、y單位均為mV。
假設半導體激光器工作在70mA,根據(1)式,計算得到恒流源的輸入電壓應為700mV;將700mV帶入擬合公式(6)式,得到MAX4008輸出電壓約為2.55mV;再由(5)式,并取R=1kΩ、Rf=100kΩ,計算得到輸入到電壓比較器反相輸入端的電壓為257.55mV,因此,為了讓MAX4008輸出電壓為2.55mV,就需要設定電壓比較器的同相輸入端電壓為257.55mV。此外,還需要使充放電電容電壓維持在4.3V附近,因為在4.3V附近電容的充放電速率基本相同,而恒流源的輸入又需要穩定在700mV附近,因此,這里采用電阻分壓的方法,將4.3V轉換到700mV。圖8是電路上電穩定后捕捉到的電壓比較器輸出端波形圖,圖中連續跳變的高低電平說明自動功率控制過程已建立。

我們知道,PIN光電二極管的探測電流可以反映探測的光強度,因此通過觀察MAX4008輸出電壓的穩定性即可間接對LED發光二極管功率穩定性做出判斷。圖9是設計電路連續工作6個小時,每隔半個小時,MAX4008輸出電壓的采樣值。

圖9表明,MAX4008的輸出采樣值基本維持在2.5mV附近,說明發光二極管功率穩定性良好,自動功率控制的功能達到了設計指標。注意到一點,2.5mV的電壓值和預期的2.55mV有點偏差,經分析,這種偏差是由以下兩方面因素構成的,首先,電阻實際阻值和理論值的偏差導致了信號值的偏移;其次,對于毫伏級別的信號,運算放大器的同相和反相輸入端并非理想虛短,從而導致了信號值的偏移。
結束語
根據模擬電路理論和反饋理論知識,設計了半導體激光器自動功率控制電路,實驗表明,電路可以穩定輸出功率,實現精確的控制。該系統具有結構簡單、使用零部件少和容易調整等特點。MAX4008芯片簡化了PIN光電探測器檢測電路,提高了電流檢測精度。此外,在正式接入半導體激光器之前,還需要考慮一些問題,比如電源浪涌沖擊問題,因為半導體激光器是非常敏感且脆弱的元器件,不適當的工作環境將導致半導體激光器永久性損壞,因此保護特性應當考慮進來,以防止光學元件因瞬變電流而受到損害。