摘 要

本文借助软件Multisim设计了一种可以实现不同封装的LD的自动切换系统，对于LD的自动化程度高的老化检测具有实践意义

半导体激光器在通信、军事、医疗等许多领域得到广泛的应用，它的产业化 要求其老化筛选过程必须由高度自动化、智能化的控制系统进行控制，但由于LD有激光器与背光的PIN管，在老化测试时，由于管脚的定义不同，要求测试的插座有随器件变换插座管脚的功能，即由于不同的管脚电路提供的信号与功能不一样，要测试不同管脚定义的器件，就要求测试插座对应的管脚功能要能够切换

基于这种需求，我们研制了一种具有自动化程度高、便于大规模应用的不同封装的半导体激光器的切换系统。本文围绕不同封装LD的管脚切换系统的设计进行了详细的阐述。

本文首先阐述了半导体激光器及其老化筛选系统的基本概念，应用，原理以及发展，然后本文对半导体激光器的管脚切换系统要实现的功能以及其结构和模块组成进行了说明，紧接着本文对硬件设计使用的元器件进行了介绍，并给出各个模块的硬件电路及其工作原理和总的硬件设计电路，其次本文对仿真环境进行了介绍并对设计电路进行调试，通过观察设计电路运行时各位置的信号，来对设计电路进行验证，在本文最后，作者对切换控制系统的研制过程做了一个回顾和总结。

此次设计总共有三个模块，即LD接入模块，信号处理模块和识别信号及检测信号输出模块，这三个模块构成一个循环，此次设计主要采用的元器件为继电器，三极管，寄存器和译码器。

关键词：切换系统，半导体激光器，封装，管脚

Abstract

In this paper, with the help of the software Multism, an automatic switching system for LD with different packages is designed, which is of practical significance for the aging detection of LD with a high degree of automation.

Semiconductor laser is widely used in communication, military, medical and many other fields. Its industrialization requires that its aging screening process must be controlled by a highly automatic and intelligent control system. However, because LD has laser and backlit PIN tube, in the aging test, because of the different definition of pin, the socket is required to have the function of changing socket pin with the device. That is, because different pin circuits provide different signals and functions, in order to test the devices defined by different pins, the corresponding pin functions of the test socket should be able to be switched.

Based on this requirement, we have developed a switching system for semiconductor lasers with different packages, which has a high degree of automation and is convenient for large-scale applications. In this paper, the design of pin switching system with different packages of LD is described in detail.

This paper first describes the basic concept, application, principle and development of the semiconductor laser and its aging screening system, and then explains the function, structure and module composition of the semiconductor laser pin switching system. Then this paper introduces the components used in the hardware design, and gives the hardware circuit of each module and its working principle and the total hardware design circuit. Secondly, this paper introduces the simulation environment and debugs the design circuit, and verifies the design circuit by observing the signals of each position when the design circuit is running. At the end of this paper, the author makes a review and summary of the development process of the switching control system.

This design has a total of three modules, namely, LD access module, signal processing module and identification signal and detection signal output module. These three modules constitute a cycle. The main components used in this design are relays, transistors, registers and decoders.

Key Words： Switching system, LD, package, pin

目录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.1.1 半导体激光器的简介和发展 1

1.1.2 半导体激光器的应用 2

1.1.3 半导体激光器的可靠性 2

1.1.3.1 半导体激光器的失效规律 2

1.1.3.2 半导体激光器的可靠性筛选方法 3

1.1.4 管脚切换技术 3

1.3 本研究课题的研究内容 4

1.3.1 课题的来源和意义 4

1.3.2 课题主要研究内容 5

第2章 原理概述和系统方案 6

2.1 原理概述 6

2.1.1 半导体激光器的工作原理 6

2.1.2 LD的管脚切换原理 7

2.3 系统设计方案 8

第3章老化筛选控制系统的硬件电路实现 10

3.1普通型半导体激光器的封装形式 10

3.1.1半导体激光器的不同封装 10

3.1.2不同封装的LD的工作原理 10

3.2管脚切换系统元器件说明 11

3.2.1 译码器74LS138 11

3.2.2 锁存器74LS373 12

3.2.3 继电器EDR201A05 13

3.2.4 三极管2N2222A 14

3.2.5 光耦合器CNY17F-3 15

3.2.6 非门 15

3.3 硬件电路模块设计 16

3.3.1 LD接入模块 16

3.3.2 信号处理模块 16

3.3.3 识别输出和检测输出模块 17

3.4 总体电路设计和说明 19

第4章 系统测试 21

4.1 仿真环境 21

4.2 仿真运行结果 21

结 论 26

参考文献 27

致 谢 28

第1章 绪论

1.1引言

1.1.1 半导体激光器的简介和发展

LD既叫半导体激光器又叫发光二极管，正如其名其介质就为半导体，作为市场上广受欢迎的主流产品，其具有以系列优势，例如良好的相干性和方向性，同时，其发光亮度较高，发光的发射角也较狭窄，除了这一系列的优点外，它还有很多独特之处，例如体积小，效率高。半导体激光器在光电子科学的发展中有着无可替代的地位，这一点也体现在激光二极管的产量远远超过其他类型的总数，半导体激光器的主要类型有：SH,DH,QW,QW激光二极管有其独特优势，例如阈值电流低，输出功率高。一般来说，与普通激光器相比较来说，半导体激光器的不足之处在于它输出功率较小，而这一点限制了它的广泛使用，但作为受到市场欢迎的产品，其毫无疑问有过人之处，也即效率高，体积小，寿命高。

半导体激光器工作的原理在于不同载流子的累积，PN结势垒会被减轻当被施加正向电压时，从而迫使电子进行移动到P区，而空穴则移动到N区，这些移动都需要经过PN结，紧接着这些粒子会发生反应，也即复合从而使半导体激光器产生光子，具体的公式为：