Emisores Ópticos

Comparativa LED - Láser LED

Mayor estabilidad térmica Mayor tiempo de vida Más lineal Menos susceptible a transitorios Más robusto Más económico Circuito de excitación más simple

Láser Mayor potencia de emisión Mejor acoplo de luz Menor anchura espectral Mayor velocidad de modulación

decenas de GHz frente a unos 200 MHz

Circuitos de excitación LED

No se requiere compensación ni etapas de protección

Q1

R1

VCC

LED1

R2

V0

Q2

R3

VCC

LED2R5

R6

C1

V1

Q3 Q4

Q5

R4

R7 LED3

VCC

V2V3

Digital Analógico

Con control de la corriente de modulación

Circuitos de excitación Láser

Se requiere compensación de las corrientes de polarización y de modulación por el efecto de la temperatura y el envejecimiento

Se requieren circuitos de protección frente a transitorios

Se puede realizar el control sobre la corriente de polarización o sobre la de polarización y la de modulación

Además si el Láser dispone de termistor y refrigerador termoeléctrico, podremos regular su temperatura

Control sobre la corriente de polarización

Circuito emisor Láser I

Se basa en un par diferencialSi Q1 conduce, Q2 se corta y viceversa

V2 debe estar a un voltaje entre el max y min de la entrada

R1 debe equilibrar el par diferencial

Q3, R3 son la fuente de corriente de modulación

Q4, R4 son la fuente de corriente de polarización

Ambas fuentes de corriente pueden regularse a través de la tensión de las bases

Circuito emisor Láser II

Q1 Q2

Q3

R3

R1

VCC

V1

V2

Q4

R4

Ipol

Imod

LD

50%

Rp

50%

Rs

PD

RL

R5

R7

1

2

3U1

C1

1

2

3U2

R8 50%

R9

R10R11

R12

R13

VCC

VCC

Q5 Q6

R14

R15 R16

VCC R2

R6

1

2

3U3

C2

1

2

3U4 1

2

3U5

1

2

3U6

R17 50%

R18

R19R20

R21

R22

VCC

R23

R24

C3

R25

C4

D1

1

2

3U7C5

R26

C6

D2

Estabilización de la Temperatura Regulación unipolar

R110K

R210K

V2 5V

R312K

POPT TLASER TTERM TCASE TAMB

TERMISTOR COOLER

PD

LD

PD

LD

V(5) TERM1

I2PULSE

V45V

R5 50

V525V

R6 200K

V65V

V(9)VCC

Q1QN2222

I(V7)ICOOLER

V(11) COOL1

V(9) VCC

VCC

VEE

X8LT1006L

5

3

2

1

7

610 8141312

11

4

9

15

14

3

2

100.0 300 500 700 900

WFM.2 TAMB vs. TIME in Secs

60.0

40.0

20.0

0

-20.0

TAM

B in

Vo

lts

700M

500M

300M

100M

-100.0M

ICO

OL

ER

in A

mp

s

TambIcoolerVopTlaser

Estabilización de la Temperatura Regulación bipolar

R110K

R210K

R36.5K

POPT TLASER TTERM TCASE TAMB

TERMISTOR COOLER

PD

LD

PD

LD

V(5) TERM1

V(5)TERM1

I2DC

V45V

R5 50

V5PWL

R6 140K

V615V

V(9)VCC

I(V7)ICOOLER

V(11) COOL1

VCC

VEE

X9 OPA511B

V815V

R7 15

5

9

2

16

1

7

610 8141312

11

4

15

Tterm IcoolerTlaser Tamb

23

1

4

100.0 300 500 700 900

WFM.4 ICOOLER vs. TIME in Secs

800M

400M

0

-400M

-800M

ICO

OLE

R in

Am

ps

44.0

40.0

36.0

32.0

28.0

TLA

SE

R in

Vol

ts

31

2

100.0 300 500 700 900

WFM.2 TLASER vs. TIME in Secs

42.0

40.0

38.0

36.0

34.0

TLA

SE

R in

Vol

ts

42.0

40.0

38.0

36.0

34.0TT

ER

M in

Vol

ts

Tcase IcoolerTlaser Tamb

Estabilización de la Temperatura Efecto de la ganancia

12

3

100.0 300 500 700 900

WFM.3 TTERM vs. TIME in Secs

42.0

40.0

38.0

36.0

34.0

TT

ER

M in

Vo

lts

42.0

40.0

38.0

36.0

34.0

TL

AS

ER

in

Vo

lts TlaserTtemTamb

Sobrecompensado (R=200K) Subcompensado (R=100K)

Compensado (R=140K)

12

3

100.0 300 500 700 900

WFM.3 TTERM vs. TIME in Secs

42.0

40.0

38.0

36.0

34.0

TT

ER

M in

Vo

lts

42.0

40.0

38.0

36.0

34.0

TL

AS

ER

in V

olts

1

2

3

100.0 300 500 700 900

WFM.3 TLASER vs. TIME in Secs

42.0

40.0

38.0

36.0

34.0

TL

AS

ER

in V

olts

42.0

40.0

38.0

36.0

34.0

TT

ER

M in

Vo

lts

Estabilización de la Temperatura Funcionamiento sin regulación

POPTTLASERTTERMTCASETAMB

TERMISTORCOOLER

PD

LD

PD

LD

X2 FU44SLD

V225V

V(7)TCASE

V(8)TTERM

V(9)TLASER

V(1)POPT

V35V

V(2) VCC

V(3)LASC

V4PULSE

Q3Q2SC2556

VCC

GND

X3SN7402

V(2)VCC

R2100 V(3)

LASC

Q5QN2222

R350

Q7Q2SC2556

R4820

R5260

R6550

V(2) VCC

R770

Q9QN2222

R84K

D1DN914

D2DN914

R93K

R1010K

V(2)VCC

V(13)VBB

V55V

R12 1K

V(2)VCC

V(2)VCC

I(V9)IPOL

I(V8)IMOD

V(4)PINC

V(16)VREF2

V(11) VEE

2

3

4 16 7 8 9

30

24

25

27

15

13

20

17

29

14

26

16

10

18

19

21

22

11

1

2

60.0 180 300 420 540

WFM.2 POPT vs. TIME in Secs

6.00

3.00

0

-3.00

-6.00

PO

PT

in

Vo

lts

9.00

7.00

5.00

3.00

1.00

VIN

in

Vo

lts

2

60.0 180 300 420 540

WFM.2 TCASE vs. TIME in Secs

40.0

36.0

32.0

28.0

24.0

TC

AS

E in

Vo

lts

40.0

36.0

32.0

28.0

24.0

TL

AS

ER

in

Vo

lts

1

Estabilización de la Temperatura Funcionamiento con regulación

POPTTLASERTTERMTCASETAMB

TERMISTORCOOLER

PD

LD

PD

LD

X2 FU44SLD

V225V

V(7)TCASE

V(8)TTERM

V(9)TLASER

V(1)POPT

V35V

V(2) VCC

V(3)LASC

V4PULSE

Q3Q2SC2556

VCC

GND

X3SN7402

V(2)VCC

R2100 V(3)

LASC

Q5QN2222

R350

Q7Q2SC2556

R4820

R5260

R6550

V(2) VCC

R770

Q9QN2222

R84K

D1DN914

D2DN914

R93K

R1010K

V(2)VCC

V(13)VBB

V55V

R12 1K

V(2)VCC

V(2)VCC

I(V9)IPOL

I(V8)IMOD

V(4)PINC

V(16)VREF2

V(11) VEE

V101.5

V(17) V25

R1310K

R1410K

R156.5K

V(23)TERM1

R16 140K

I(V12)ICOOLER

VCC

VEE

X4 OPA511B

R17 5

V(2) VCCV(11) VEE

V(32)COOL1

V(32)COOL1

V(23)TERM1

V(11)VEE

2

3

4 16 7 8 9

231132

24

25

27

15

13

33

17

29

16

26

5

10

18

19

21

22

34

28

31

1

260.0 180 300 420 540

WFM.2 VIN vs. TIME in Secs

9.00

7.00

5.00

3.00

1.00

VIN

in

Vo

lts

6.00

3.00

0

-3.00

-6.00

PO

PT

in

Vo

lts

1

2

60.0 180 300 420 540

WFM.2 ICOOLER vs. TIME in Secs

60.0M

20.0M

-20.0M

-60.0M

-100M

ICO

OL

ER

in

Am

ps

38.0

34.0

30.0

26.0

22.0

TL

AS

ER

in

Vo

lts

Circuitos de protección Arranque en rampa de la tensión de alimentación

Q1

Q2

Q3

R1

R2

R3

C3

1 2

3

U1

Vreg

U2

IN OUT

IO1 IO2

Vsal+ Regulada

Vent+no Regulada

En estacionario Q3 se corta

Vout=Vref*(R1+R2)/R2

Si hay variación en Vout Q3 conduce

dVout/dt = i(t)/C3 = 0.6/R3C3