[发明专利]一种基于单运放的光纤陀螺半导体激光器调制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于单运放的光纤陀螺半导体激光器调制电路，属于光纤陀螺技术领域。 

背景技术

光纤陀螺可以实现高精度的自主角速度测量，在现代国防科技中占有十分重要的地位，具有特有的技术和性能优势，如无运动部件、使用寿命长；全固化结构、抗冲击能力强；测量动态范围大、无预热时间、启动时间短；不受地球吸引力影响；工艺相对简单，价格便宜；对捷联应用有先天优势等。 

调频连续波干涉式光纤陀螺是一个采用窄谱光源的陀螺系统，而且对光源做了连续调频。该光源所发出的光波同时走光纤环的快轴和慢轴，并通过扭转对轴实现了快光和慢光的分别干涉，干涉信号中产生了一个固有相位差Φp，两路干涉光中真正的有用信息是在光纤环中得到的相位差Φs，对两路干涉信号进行差分可以消去固有相位差Φp，加倍转动相位差变成2Φs。其中，与普通光纤陀螺的区别是采用调频连续波技术，半导体激光器作为比较成熟的连续调频波发射源，是利用半导体材料导带中的电子和价带中的空穴的复合来产生受激辐射，具有相干性好、方向性强、发散角小、亮度高等特点，并且还有体积小、效率高以及调制方便，最重要的特点是在发射阈值之后，随着驱动电流的变化，形成频率啁啾，并且频率的变化与驱动电流成线性关系。。目前，调频连续被干涉式光纤陀螺处于原理样机设计中，针对这种新型光纤陀螺的调制电路是首次提出的。调制电路的主要应用有激光雷达、通信领域，但是已有的调制电路都相对较复杂，器件多，功耗大，抗干扰能力差，本发明采用的是单运放的直接调制方式，简单、经济、容易实现，器件少，功耗大大降低，并且可靠性高。 

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出的一种基于单运放的光纤陀螺半导体激光器直接调制电路，实现对半导体激光器输出波长的连续调制，并且成功的应用于调频连续波干涉式光纤陀螺系统中。 

本发明提出的一种基于单运放的光纤陀螺半导体激光器直接调制电路，包括精密基准电压产生电路、调制信号发生电路以及恒流源驱动电路； 

所述的精密基准电压产生电路的核心模块采用ADR391B芯片，用以产生低噪声且高精度的精密基准电压，管脚VIN端、管脚SHDN端均与外接+5V输入电压端A连接，管脚VOUTF端输出偏置电压为2.5V； 

所述的调制信号发生电路的作用为将调频电压与直流偏置电压相叠加，精密基准电压产生电路的管脚VOUTF端输出的直流偏置电压信号信号与调频信号U_IN经过电压跟随，接入集成运放器的输入端，信号叠加之后形成带有直流偏置的调频信号，由外部信号发生器产生的交流信号V_m进入集成运放器前先通过RC低通滤波器，低通滤波后得到调频信号U_IN；集成运放器U2A输入管脚+IN1与精密基准电压产生电路的VOUTF1端输出偏置电压通过电阻A连接，经RC低通滤波后的调频信号U_IN经电阻B后输入至集成运放器U2A的输入管脚-IN1，集成运放器U2A的+Vs端与外接+5V输入电压端B连接，集成运放器U2A的-Vs端接地，集成运放器U2A输出端OUT1端通过电阻C12与集成运放器的-IN2输入端连接，集成运放器U2A输出管脚OUT1还通过电阻E与U2A输入管脚-IN1端连接，集成运放器U2B的输入管脚+IN2通过电阻D连接核心模块VOUTF端的2.5V输出偏置电压，集成运放器U2B的输出信号连接恒流源驱动电路中三极管的发射极，输出信号再次实现反相处理，U2A的OUT1端输出信号经电阻C后，经电阻F实现深度负反馈后连接到三极管的发射极，三极管与集成运放器共同构成恒流源，三极管的发射极还通过电阻G与半导体激光器SLD18负极连接，电阻G起到分压作用，半导体激光器SLD正极还与外接+5V电源端C经过电容D和电容E降噪处理后半导体激光器SLD，半导体激光器SLD负极还通过电阻H连接于电阻B和电阻E之间。 

本发明的优点： 

1、本发明提出一种基于单运放的光纤陀螺半导体激光器调制电路，该驱动电路简单、实用、体积小并且抗干扰能力强； 

2、本发明提出一种基于单运放的光纤陀螺半导体激光器调制电路该驱动电路，电路设计有RC滤波电路，结合集成运放驱动，具有较高的调频线性度； 

3、本发明提出一种基于单运放的光纤陀螺半导体激光器调制电路该驱动电路，采用大带宽运放并结合电路布局设计，提高电路带宽，可以实现高频调制。 

附图说明

图1是本发明提出一种基于单运放的光纤陀螺半导体激光器调制电路结构图；