一种新型激光主动照明系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光技术领域，具体涉及一种激光主动照明系统。
【背景技术】
[0002]激光技术在月球探测领域有着广阔的应用前景。阿波罗15号、17号曾对其登陆点的月球表面温度进行测量，测得结果分别是-1src?+101°C和-171°c?+111°C。激光主动照明系统要在月球表面应用，必须克服恶劣的月球表面环境对其造成的影响，特别是月球表面的高低温环境，会对激光主动照明系统的光学系统、输出功率及使用寿命造成影响，甚至造成部分器件失灵，使其无法正常使用。因此，在月球表面使用的激光主动照明系统必须具备承受上述高低温的能力。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种新型激光主动照明系统，可以承受-190°c?+130°C的高低温，能够在月球表面正常使用。
[0004]本发明的目的是通过如下技术方案实现的。
[0005]一种新型激光主动照明系统，包括激光器模块、温度控制模块、电源模块、光纤模块、光学整形模块以及保温箱；激光器模块、温度控制模块及电源模块放置于保温箱内部，光纤模块及光学整形模块放置于保温箱外部。
[0006]保温箱箱体采用聚酰亚胺材料，可承受_200°C?+300°C的高低温，箱壁设有光纤接口及电源模块充电接口。
[0007]激光器模块包括半导体激光器及激光器驱动电路；半导体激光器采用带光纤输出的激光器，输出光纤连接保温箱箱壁内侧的光纤接口 ；激光器驱动电路通过连接件固定在保温箱内，与其它模块无物理接触，通过导线与电源模块及半导体激光器相连接。
[0008]温度控制模块包括温度测量器件、温度调节器件、热沉、保温材料以及温度信息处理电路；温度测量器件采用粘贴式器件，放置于半导体激光器上侧，并粘贴在半导体激光器外壳上；温度调节器件采用半导体制冷片，放置于半导体激光器下侧，上表面通过导热胶与半导体激光器外壳相连接，下表面通过导热胶与热沉相连接；热沉通过连接件固定在保温箱底板上；保温材料外形呈帽状，将热沉上方的温度测量器件、半导体激光器及温度调节器件完全罩住，仅留出半导体激光器输出光纤的出口位置；温度信息处理电路通过连接件固定在保温箱内，与其它模块无物理接触，通过导线与电源模块、温度测量器件及温度调节器件相连接。
[0009]电源模块采用航天级锂电池，通过导线与保温箱箱壁内侧的电源模块充电接口、激光器驱动电路以及温度信息处理电路相连接。
[0010]光纤模块采用聚酰亚胺光纤，工作温度范围-190°C?+350°C，光纤两端采用SMA接头，一端连接保温箱箱壁外侧的光纤接口，另一端连接光学整形模块。
[0011]光学整形模块采用熔融石英光学材料制作的平凸光学镜头，可承受-190°C?+130°C的高低温。
[0012]有益效果
[0013]本发明通过多种方式提高激光主动照明系统各模块的耐高低温能力，一方面，为半导体激光器配备保温箱及温度控制模块，使半导体激光器在高低温环境中能正常工作，另一方面，采用耐高低温的光纤模块及光学整形模块，使激光在高低温环境中能正常输出，从而使激光主动照明系统可以承受-190°C?+130°C的高低温，能够在月球表面正常工作。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的系统功能结构框图；
[0015]图2为本发明的激光器驱动电路示意图；
[0016]图3为本发明的温度控制模块及激光器模块的空间布局示意图；
[0017]图4为本发明的温度信息处理电路示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但以下内容不用于限定本发明的保护范围。
[0019]本实施例提供了一种新型激光主动照明系统，如图1所示，包括激光器模块、温度控制模块、电源模块、光纤模块、光学整形模块以及保温箱；激光器模块、温度控制模块及电源模块放置于保温箱内部，光纤模块及光学整形模块放置于保温箱外部。
[0020]保温箱呈方形，箱体采用聚酰亚胺材料，可承受-200°C?+300°C的高低温，箱壁设有光纤接口及电源模块充电接口，光纤接口用于连接保温箱内部的半导体激光器与外部的光纤模块，电源模块充电接口用于连接保温箱内部的电源模块与外部的充电设备。
[0021]激光器模块包括半导体激光器及激光器驱动电路。
[0022]半导体激光器采用808nm带光纤输出的半导体激光器模块FLMM-0808_7*1-1.5W,输出光纤连接保温箱箱壁内侧的光纤接口。
[0023]激光器驱动电路通过连接件固定在保温箱内，与其它模块无物理接触。如图2所示，激光器驱动电路主要包括:DC-DC模块、激光器接口、iC-HT激光器驱动芯片以及发光功率检测电位器；DC-DC模块的输入端连接电源模块，将+28V直流电源转换成+8V直流电源；激光器接口有3个端口，对外通过导线连接半导体激光器的阳极、阴极及自检电流输出引脚，对内分别连接DC-DC模块输出端的+8V直流电源、iC-HT激光器驱动芯片的LDK引脚及MDA引脚；iC-HT激光器驱动芯片的VB引脚连接DC-DC模块输出端的+8V直流电源，GND引脚连接DC-DC模块输出端的GND ;发光功率检测电位器采用3314J-50K电位器，电位器两端分别连接到iC-HT激光器驱动芯片的MDA引脚及MRL引脚，通过设置发光功率检测电位器的电阻值，控制半导体激光器的发光功率。
[0024]温度控制模块包括温度测量器件、温度调节器件、热沉、保温材料以及温度信息处理电路。
[0025]如图3所示，温度测量器件采用粘贴式温度测量器件PT-1000，放置于半导体激光器上侧，并粘贴在半导体激光器外壳上；温度调节器件采用半导体制冷片TEC1-03106，放置于半导体激光器下侧，上表面通过导热胶与半导体激光器外壳相连接，下表面通过导热胶与热沉相连接；热沉采用铝合金材质，通过连接件固定在保温箱底板上；保温材料采用挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料，外形呈帽状，将热沉上方的温度测量器件、半导体激光器及温度调节器件完全罩住，仅留出半导体激光器输出光纤的出口位置。
[0026]温度信息处理电路通过连接件固定在保温箱内，与其它模块无物理接触。如图4所示，温度信息处理电路主要包括:DC-DC模块、温度测量器件接口、温度设定电路、ADN8830芯片、温度调节器件接口、两个FDW2520C芯片，即FDW2520C-A和FDW2520C-B ；DC-DC模块的输入端连接电源模块，将+28V直流电源转换成+3.3V直流电源；温度测量器件接口对外通过导线与温度测量器件PT-1000相连接，对内一端连接到DC-DC模块输出端的GND，另一端连接IK精密电阻Rl的一端，同时连接ADN8830芯片的THERMIN引脚，Rl的另一端连接ADN8830芯片的VREF引脚；温度设定电路由两个IK精密电阻R2、R3串联组成，R2、R3的连接端连接ADN8830芯片的TEMPSET引脚，R2的另一端连接ADN8830芯片的VREF引脚，R3的另一端连接DC-DC模块输出端的GND ；ADN8830芯片的AVDD引脚及PVDD引脚连接DC-DC模块输出端的+3.3V直流电源，AGND引脚及PGND引脚连接DC-DC模块输出端的GND, NI引脚、Pl引脚分别连接FDW2520C-A芯片的Gl引脚、G2引脚，OUTA引脚连接4.7uH的D03316-472电感，D03316-472电感另一端连接FDW2520C-A芯片的Dl引脚、D2引脚，N2引脚、P2引脚分别连接FDW2520C-B芯片的Gl引脚、G2引脚，OUTB引脚连接FDW2520C-B芯片的Dl引脚、D2引脚；FDW2520C-A芯片的SI引脚连接DC-DC模块输出端的GND，S2引脚连接DC-DC模块输出端的+3.3V直流电源；FDW2520C-B芯片的SI引脚连接DC-DC模块输出端的GND，S2引脚连接DC-DC模块输出端的+3.3V直流电源；温度调节器接口一端连接ADN8830芯片的OUTA引脚，另一端连接ADN8830芯片的OUTB引脚，温度调节器接口还通过导线与温度调节器件TEC1-03106相连接，输出驱动电流。
[0027]电源模块采用航天级锂电池，输出电压直流+28V，通过导线与保温箱箱壁内侧的电源模块充电接口、激光器驱动电路以及温度信息处理电路相连接。
[0028]光纤模块采用聚酰亚胺光纤，工作温度范围-190°C?+350°C，光纤两端采用SMA接头，一端连接保温箱箱壁外侧的光纤接口，另一端连接光学整形模块。
[0029]光学整形模块采用熔融石英光学材料制作的平凸光学镜头，可承受_190°C?+130°C的高低温。
【主权项】
1.一种新型激光主动照明系统，其特征在于: 包括激光器模块、温度控制模块、电源模块、光纤模块、光学整形模块以及保温箱；激光器模块、温度控制模块及电源模块放置于保温箱内部，光纤模块及光学整形模块放置于保温箱外部； 保温箱箱体采用聚酰亚胺材料，可承受-200°c?+300°C的高低温，箱壁设有光纤接口及电源模块充电接口； 激光器模块包括半导体激光器及激光器驱动电路；半导体激光器采用带光纤输出的激光器，输出光纤连接保温箱箱壁内侧的光纤接口 ；激光器驱动电路通过连接件固定在保温箱内，与其它模块无物理接触，通过导线与电源模块及半导体激光器相连接； 温度控制模块包括温度测量器件、温度调节器件、热沉、保温材料以及温度信息处理电路；温度测量器件采用粘贴式器件，放置于半导体激光器上侧，并粘贴在半导体激光器外壳上；温度调节器件采用半导体制冷片，放置于半导体激光器下侧，上表面通过导热胶与半导体激光器外壳相连接，下表面通过导热胶与热沉相连接；热沉通过连接件固定在保温箱底板上；保温材料外形呈帽状，将热沉上方的温度测量器件、半导体激光器及温度调节器件完全罩住，仅留出半导体激光器输出光纤的出口位置；温度信息处理电路通过连接件固定在保温箱内，与其它模块无物理接触，通过导线与电源模块、温度测量器件及温度调节器件相连接； 电源模块采用航天级锂电池，通过导线与保温箱箱壁内侧的电源模块充电接口、激光器驱动电路以及温度信息处理电路相连接； 光纤模块采用聚酰亚胺光纤，工作温度范围_190°C?+350°C，光纤两端采用SMA接头，一端连接保温箱箱壁外侧的光纤接口，另一端连接光学整形模块； 光学整形模块采用熔融石英光学材料制作的平凸光学镜头，可承受_190°C?+130°C的高低温。
【专利摘要】本发明公开了一种新型激光主动照明系统，包括激光器模块、温度控制模块、电源模块、光纤模块、光学整形模块以及保温箱；激光器模块、温度控制模块及电源模块放置于保温箱内部，光纤模块及光学整形模块放置于保温箱外部；保温箱箱体采用聚酰亚胺材料，光纤模块采用聚酰亚胺光纤，光学整形模块采用熔融石英光学材料制作的平凸光学镜头。通过本发明的方案，可以使激光主动照明系统承受-190℃～+130℃的高低温，能够在月球表面正常使用。
【IPC分类】G02B27-09, H01S5-00, H01S5-02
【公开号】CN104821483
【申请号】CN201510280797
【发明人】王凤杰, 陈慧敏, 徐立新, 刘欣, 张盛, 郑志毅
【申请人】北京理工大学, 淮海工业集团有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月28日