激光模组和包含其的激光控制仪的制作方法

本实用新型涉及半导体激光领域，特别涉及一种激光模组和包含其的激光控制仪。

背景技术：

在科研院所和高校的实验测试阶段，经常需要控制半导体激光器的光强和脉宽，以便测试样品在不同光强和脉宽条件下的光电特性。

现有的激光模组和激光控制仪在高功率泵浦样品时经常会存在光谱红移、光谱线宽展宽或烧孔的现象，最终导致测试光谱稳定性和精度降低。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术的激光模组光谱红移和光谱展宽严重的缺陷，提供一种激光模组和包含其的激光控制仪，该激光模组具有抑制光谱红移和光谱宽展的功能。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种激光模组，其特点在于，该激光模组包括有一个聚光透镜、一个激光二极管、一个具有通孔的散热支架和一个散热风扇，该激光二极管固定于该通孔内，该聚光透镜和该散热风扇分别固定于该通孔的两侧，该聚光透镜用于将该激光二极管的出射光线聚焦准直，

该散热支架包括有一个阵列有散热翅片的外表面，该散热风扇用于通过抽运空气的方式为该激光二极管散热。

较佳地，该聚光透镜与该通孔螺纹连接，该散热风扇具有一个可拆卸的网状隔离罩，该散热风扇还用于通过该些散热翅片的翅片间隙吸入空气并通过该网状隔离罩排出。螺纹连接方式不仅方便了聚光透镜与通孔固定，更是提高了聚焦调焦准确度。网状隔离罩可以防止外界物体或手指触碰散热风扇转子。

一种激光控制仪，其特点在于，该激光控制仪包含有如上所述的激光模组和一光电控制器，该光电控制器包括一arduino开发板和一TTL驱动板，

该TTL驱动板包括依次电连接的一个整流单元、一个滤波单元和一个分压自偏压式共射放大电路；

该共射放大电路用于驱动该激光二极管；

该arduino开发板用于通过控制该共射放大电路提供偏压的方式控制该激光二极管激射或关断。

激光控制仪的上述设计具有操控便捷、光强稳定、纹波噪声低和增益高的优点。

较佳地，该TTL驱动板还包括一个用于控制该共射放大电路的功率调节单元，该功率调节单元包括一个NCP1523芯片和一个可调电位器，该可调电位器用于调节该NCP1523芯片的VIN引脚的电压。功率调节单元的上述设计可以产生高达600mA电流输出，0.9V至2.3V自适应可调电压以及93%转换效率。

较佳地，该TTL驱动板还包括一个用于控制该散热风扇的功率的降压单元，该降压单元包括一个34063芯片、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二电容、第三电容、第四电容、第一电感和第五二极管，

该34063芯片的IDC引脚、IPK引脚和SWC引脚均通过该第十九电阻与该散热风扇的正极电连接；

该第五二极管的正极与该散热风扇的负极电连接，该第五二极管的负极与该34063芯片的SWE引脚电连接；

该34063芯片的Vcc引脚与该滤波单元的正极电连接，该34063芯片的TCAP引脚通过该第三电容与该滤波单元的负极电连接，该第一电感连接于该TCAP引脚和该第四电容的正极之间，该第四电容的负极和该34063芯片的GND引脚均与该滤波单元的负极电连接，该第十八电阻与该第四电容并联，该第十七电阻连接于该34063芯片的COMP引脚和该第四电容的正极之间，该第二电容与该第十七电阻并联，该第十六电阻连接于该COMP引脚和该滤波单元的正极之间。降压单元具有短路电流限制、低静态电流、高开关电流（可达1.5A）以及适应宽振荡频率（100Hz到100KHz）的优点，能够较好地与脉冲激光模式相匹配。

较佳地，该光电控制器包括一个用于固定该arduino开发板和该TTL驱动板的下壳体、一个密封盖和多个螺杆，该下壳体设置有多个螺杆穿孔，该密封盖上设置螺纹盲孔，该些螺杆用于贯穿该些螺杆穿孔并且固定于该些螺纹盲孔。通过采用螺杆和穿孔连接方式，光电控制器具有外表整齐美观以及拆卸组装方便的特点。

较佳地，该光电控制器还包括一前挡板和一后挡板，该下壳体、该密封盖均设置有用于固定该前挡板和该后挡板的插槽。光电控制器采用挡板和插槽连接方式，不仅更进一步提升组装简便性，更是缩小了密封盒体（20cmX17.5cmX6cm）方便运输。

较佳地，该光电控制器还包括一个两端均具有一卡扣部、一旋转部和一握持部的U型把手，该下壳体和该密封盖的两侧均设置有与该U型把手相互匹配的卡扣半槽，该U型把手在该些旋转部与该些卡扣半槽相对时能够相对该下壳体旋转，该U型把手在该些卡扣部与该些卡扣半槽相对时固定于该下壳体，该握持部设置有多条防滑筋。U型把手采用旋转设计方式，不仅方便提拎，还可以支撑光电控制器机体，方便散热和使用。

较佳地，该光电控制器还包括有一个DHT11型号的温湿度传感器，该下壳体设置有通风格栅，该温湿度传感器固定于该通风格栅，该温湿度传感器的Vcc引脚和GND引脚分别与该arduino开发板Vcc引脚和GND引脚电连接，该温湿度传感器的Dout引脚与该arduino开发板的数据输出引脚电连接。温湿度传感器可以通过通风格栅直接与外界相通，准确的测试实验室温湿度， 湿度偏差5%RH，温度偏差2℃，湿度量程20-90%RH，温度量程0~50℃，并能够通过arduino开发板反馈至上位机。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：通过在通孔处设置散热风扇和在散热支架的外表面阵列散热翅片协同控温，可以实现热空气的快速抽运和激光二极管封装壳体的热传导，有效地解决了光谱红移、光谱线宽展宽和烧孔的问题，大幅度地提高光谱稳定性和测试精度。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的激光模组的结构示意图。

图2为图1的激光模组的爆炸图。

图3为本实用新型较佳实施例的激光控制仪的结构示意图。

图4为图3的激光控制仪的爆炸图。

图5为图3的激光控制仪移除密封盖的结构示意图。

图6为本实用新型较佳实施例的激光控制仪的后挡板安装原理图。

图7为本实用新型较佳实施例的激光控制仪的U型把手的结构示意图。

图8为图5的激光控制仪的U型把手在旋转状态的工作原理图。

图9为图5的激光控制仪的U型把手在卡扣状态的工作原理图。

图10为本实用新型较佳实施例的激光控制仪的电路原理图。

图11为图10的激光控制仪的控光分支Labview图。

图12为图10的激光控制仪的温湿度显示分支Labview图。

附图标记说明：

激光模组：10聚光透镜：11

激光二极管：12 散热支架：13

散热风扇：14 光电控制器：20

arduino开发板：21 TTL驱动板：22

下壳体：23密封盖：24

螺杆：25螺杆穿孔：26

前挡板：27后挡板：28

U型把手：29电源：30

USB数据线：40激光控制仪：100

通孔：131散热翅片：132

网状隔离罩：141湿度传感器：201

卡扣半槽：230通风格栅：231

插槽：232卡扣部：291

旋转部：292握持部：293

防滑筋：2931

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

本实施例的激光模组的结构如下：

请结合图1-2予以理解，本实施例的激光模组包括有一个聚光透镜11、一个激光二极管12、一个具有通孔131的散热支架13和一个散热风扇14，该激光二极管12固定于该通孔131内，该聚光透镜11和该散热风扇14分别固定于该通孔131的两侧，该聚光透镜11用于将该激光二极管12的出射光线聚焦准直，该散热支架13包括有一个阵列有散热翅片132的外表面，该散热风扇14用于通过抽运空气的方式为该激光二极管12散热。

该聚光透镜11与该通孔131螺纹连接，该散热风扇14具有一个可拆卸的网状隔离罩141，该散热风扇14还用于通过该些散热翅片132的翅片间隙吸入空气并通过该网状隔离罩141排出。

本实施例的激光模组的工作原理和技术效果如下：

激光二极管封装壳体产生的余热通过热传导的方式传导至散热支架的散热翅片，散热风扇可以将通孔内和散热翅片间隙的热空气抽运并通过该网状隔离罩排出，二者协同控温，有效地解决了光谱红移、光谱线宽展宽和烧孔的技术难题，大幅度地提高光谱稳定性和测试精度。

本实施例的激光控制仪的结构如下：

请结合图3-5予以理解，本实施例的激光控制仪100包含有如上所述的激光模组10、一光电控制器20、一电源30和一USB数据线40，该光电控制器20包括一arduino开发板21和一TTL驱动板22。

请结合图4-5予以理解，该光电控制器20包括一个用于固定该arduino开发板21和该TTL驱动板22的下壳体23、一个密封盖24和多个螺杆25，该下壳体23设置有多个螺杆穿孔26，该密封盖24上设置螺纹盲孔，该些螺杆25用于贯穿该些螺杆穿孔26并且固定于该些螺纹盲孔。

该光电控制器还包括一前挡板27和一后挡板28，该下壳体23、该密封盖24均设置有用于固定该前挡板27和该后挡板28的插槽，图6中仅给出了后挡板28插入该下壳体23上的插槽232的原理。

请结合图7予以理解，该光电控制器20还包括一个两端均具有一卡扣部291、一旋转部292和一握持部293的U型把手29，该握持部293设置有多条防滑筋2931，请结合图8予以理解，该下壳体23和该密封盖24的两侧均设置有与该U型把手29相互匹配的卡扣半槽，下面仅以下壳体23的卡扣半槽230为例讲解。

该U型把手29在该些旋转部292与该些卡扣半槽230相对时能够相对该下壳体23旋转，请结合图9予以理解，该U型把手29在该些卡扣部291与该些卡扣半槽230相对时固定于该下壳体23。

请结合图10予以理解，该TTL驱动板21包括依次电连接的一个整流单元、一个滤波单元和一个分压自偏压式共射放大电路，该共射放大电路用于驱动该激光二极管12；该arduino开发板用于通过控制该共射放大电路提供偏压的方式控制该激光二极管12激射或关断。

为了区分上述各单元电路结构，请继续结合图10予以理解，该整流单元包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；

该滤波单元包括第一电阻R1和第一电容C1；

该分压自偏压式共射放大电路包括第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管T1、第二三极管T2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第三三极管T3、第十四电阻R14和第十五电阻R15。

该TTL驱动板21还包括一个用于控制该共射放大电路的功率调节单元，该功率调节单元包括一个NCP1523芯片和一个可调电位器R9，该可调电位器R9用于调节该NCP1523芯片的VIN引脚的电压。

实际电路生产时，该可调电位器R9可以通过具有分压功能的第八电阻R8连接于第四电阻R4和第五电阻R5之间，请结合图5予以理解，该可调电位器R9可以设计成外置形式的旋钮270，以方便旋转控制激光光强。NCP1523芯片的FB引脚通过第十电阻R10连接于第一三极管T1的发射极，NCP1523芯片的ADJ引脚通过第十三电阻R13连接于第三三极管T3的基极，NCP1523芯片的EN引脚连接于第一三极管T1的发射极，NCP1523芯片的VIN引脚连接于第四电阻R4和第五电阻R5之间，NCP1523芯片的Vout引脚与该可调电位器R9电连接。

该TTL驱动板还包括一个用于控制该散热风扇14的功率的降压单元，该降压单元包括一个34063芯片、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电感L1和第五二极管D5，

该34063芯片的IDC引脚、IPK引脚和SWC引脚均通过该第十九电阻R19与该散热风扇14的正极电连接；

该第五二极管D5的正极与该散热风扇14的负极电连接，该第五二极管D5的负极与该34063芯片的SWE引脚电连接；

该34063芯片的Vcc引脚与该滤波单元的正极电连接，该34063芯片的TCAP引脚通过该第三电容C3与该滤波单元的负极电连接，该第一电感L1连接于该TCAP引脚和该第四电容C4的正极之间，该第四电容C4的负极和该34063芯片的GND引脚均与该滤波单元的负极电连接，该第十八电阻R18与该第四电容C4并联，该第十七电阻R17连接于该34063芯片的COMP引脚和该第四电容C4的正极之间，该第二电容C2与该第十七电阻R17并联，该第十六电阻R16连接于该COMP引脚和该滤波单元的正极之间。

请结合图5予以理解，该光电控制器20还包括有一个DHT11型号的温湿度传感器201，该下壳体23设置有通风格栅231，该温湿度传感器201固定于该通风格栅231的内表面，请结合图10予以理解，该温湿度传感器201的Vcc引脚和GND引脚分别与该arduino开发板21的Vcc引脚和GND引脚电连接，该温湿度传感器201的Dout引脚与该arduino开发板21的数据输出引脚电连接。需要说明，图10中的直流电源DC正是图3中的电源30，通常为220V转12V直流电源，该直流电源DC最好是通过船型开关281与整流单元（D1~4）电连接，请结合图5予以理解，使用船型开关281即可控制光电控制器20开启和关断，而无需频繁插拔电源30。

请结合图11和图12予以理解，为了实现智能化控制该激光控制仪100和该湿度传感器201，特使用Labview软件编写了控制界面，该控光分支包括VISA初始化单元、激光亮灭时间设定单元、闪速频率和占空比显示模块；该温湿度显示分支包括VISA初始化单元、温度显示单元和湿度显示单元。

使用时，用户只需在控制终端安装该Labview软件，即可实现可视化和集成化控制光强和监视温湿度之目的。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。