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技术中心 Technologies Center
激光二极管保护
如何保护激光二极管免受电气损坏
采取一些步骤来保护激光二极管免受静电放电、电流过大、电流尖峰和
电压瞬变的影响。
文/ Aaron Browning，ILX Lightwave Instruments公司
据 说有两种类型的研究人员 ：那些已经毁坏了激 一级保护：仪器仪表
光二极管和那些将要毁坏激光二极管的。虽然
用于控制激光二极管的仪器应设计，具有适当的保护
这可能是一种较为夸张的诙谐描述，但事实上 和交流瞬态抑制。至少仪器必须满足以下条件 ：（1）包括
当今的实验室环境，对激光二极管带来了比以往更大的威 驱动电流的独立可调限值，（2）防止二极管结的反向偏置，
胁。而且，保护激光二极管通常被误解，并且执行不力。 （3）抑制交流电源线的电气瞬变尖峰，（4）不产生自身的
激光二极管保护是优先事项，因为激光二极管损坏令人沮 电流瞬变。
丧，不但耗时而且代价高昂。幸运的是，采用适当的措施 电流源。由于半导体激光器是电流器件，所以推荐使
可以大大防止激光二极管的损坏。 用真正的电流源。电压源在开启时电压小心爬升，但电流
不受控制。这允许电流随着负载变化而迅速变化，使激光
激光二极管保护方案 二极管处于危险之中。
激光二极管对静电放电、电流过大和电流尖峰（瞬变） 在选择适当电流源时，重要的设计特点是短路输出，
非常敏感。激光二极管损坏的现象包括输出功率降低、阈 以保持输出引脚在相同的电位上，缓慢启动以防止导通瞬
值电流偏移、光束发散变化、难于聚焦，以及最终的失效。 变，独立地驱动电流限制，以防止意外的电流过载，过电
本文介绍如何防止灾难性面损伤（其将导致激光反射 压保护以防止电压过驱动，以及通过电源线瞬态抑制来防
镜由于热量而损伤）；以及与处理 / 操作条件相关的电气 止外界对设备的影响。图 2 显示了电流源的正确设计示例。
瞬变的潜在损伤，这种损伤在正常工作条件下会导致激光 精确的电流源，如 ILX LDX-3200 系列，只是激光二
二极管过早失效。 极管保护的一部分，单靠仪器不能保护所有条件。这就是
每个级别的激光二极管保护方案，由其所保护的损伤 为什么用针对破坏机制的整体方法来保护设备尤为重要。
机制组成（见表 1 和图 1）。 I-III 级保护可以通过实验室 温度控制器。许多关键的激光二极管参数，如波长、
设置进行控制。事实上，所有四个级别的保护对于实现激 阈值电流、效率和寿命都高度依赖于结温度。例如，激光
光二极管的最大寿命，都至关重要。 二极管可以在 25℃下运行 10 万小时，但在 55℃下仅能运
Level III 行 1 万小时。
这就是为什么任何设置都需要高度稳定的温度控制。
Level II
Level IV 根据要求，散热设置可以是简单的被动热沉、温度控制器
Level I
表1：四个级别的激光二极管保护方案
LEVEL Description Damage mechanism
Over-current, overheating, power-
I Instrumentation
line surges, and transients
II System setup Radiated electrical transients
III Lab environment Severe fast transients
Laser-diode packaging,
IV Electrostatic discharge (ESD)
图1：图中显示了四个级别的激光二极管保护方案（详见表1）。 handling, and human contact
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