一种基于开关式的由PD阵列形成的光探测驱动系统的制作方法

本实用新型涉及激光二极管光功率检测装置技术领域，具体涉及一种基于开关式的由pd阵列形成的光探测驱动系统。

背景技术：

激光二极管的应用非常广泛，正在逐步扩展到我们生活当中，如用作舞台灯光，讲师演讲台上的激光笔等。而器件的初始功率及其寿命也成为重要的两项判断器件性能的标准，只有达到标准的器件才能流入市场应用。当用于研发初期快速老化的功率实时监控以及量产时批量的检测就需要一种较为精确且能多颗同时进行的光探测系统，这也能够更为有效地帮助我们提高工作效率，减小过程中人为因素对于器件性能的影响，如静电导致的器件失效，镜面沾污等。目前市面上虽然有可靠性老化测试系统，但价格昂贵且集成度不高，且在持续通电高温老化过程中耗费的成本随时间积累也会更大，并且有些指针式仪表的功率监控读值也不会特别精确。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中光探测系统价格昂贵且集成度不高，且在持续通电高温老化过程中耗费的成本随时间积累也会更大，并且有些指针式仪表的功率监控读值也不会特别精确的缺陷，从而提供一种基于开关式的由pd阵列形成的光探测驱动系统。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于开关式的由pd阵列形成的光探测驱动系统，包括：

驱动板，用于对激光元器件进行驱动，使得所述激光元器件达到阙值电流后受激辐射出大功率光信号；

光探测驱动板，设置于所述驱动板的正上方，用于接收所述激光元器件的光信号并将探测到的光信号转换成电流信号；

控制端，与所述光探测驱动板连接，用于控制所述光探测驱动板动作并接收电流信号后通过内部算法得到对应的激光元器件的光功率值。

可选地，所述驱动板包括：

测试插座，用于固定所述激光元器件；

黄铜基座，设置于所述测试插座的外圈，用于对所述激光元器件进行散热；

指示灯，设置于所述激光元器件的供电电路上，用于对故障线路实现报警。

可选地，所述光探测驱动板包括：

pd阵列单元，设置于所述光探测驱动板上且与所述激光元器件一一对应，用于在给予反向驱动电压后将探测到的光信号转换成电流信号；

调节柱，固定连接于所述驱动板与所述光探测驱动板之间，用于调节所述驱动板与光探测驱动板的相对位置。

可选地，所述调节柱包括第一支柱及第二支柱，所述第一支柱套接在第二支柱上，所述第二支柱上贯穿设置有螺栓，所述螺栓外端设有手柄。

可选地，所述控制端包括至少一台个人计算机及至少一台采用堆栈算法进行数据存储的可编程逻辑控制器；

所述可编程逻辑控制器通过接线端子与所述pd阵列单元固定连接，同时，所述可编程逻辑控制器接收电流信号后通过内部算法得到对应的激光元器件的光功率值；

所述个人计算机与所述可编程逻辑控制器通信连接，用以实现数据同步。

可选地，所述个人计算机与所述可编程逻辑控制器通过心跳信号的交互进行工作状态的相互检查。

可选地，所述可编程逻辑控制器中还存储有光探测驱动系统中各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，并根据各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息判断其是否需要更换或维修，若是，则进行本地和/或远程警示。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型的光探测驱动系统，激光元器件达到阙值电流之后受激辐射出大功率红光，在激光元器件正常发出红光之后，使得光探测驱动板探测到光信号转换成相对应的电流信号，随之由控制端接收电流信号后通过内部算法得到对应的激光元器件的光功率值。

2.本实用新型的光探测驱动系统，提供测试插座以便于器件的插拔以及固定，外面再接一个黄铜基座与管帽直接接触，便于通电过程中散热，另外引入一个指示灯，当哪颗器件接触不好指示灯就会亮，即激光元器件01采用串联恒流的工作模式，一路不通对应的指示灯会亮进行报警，便于及时做调整。

3.本实用新型的光探测驱动系统，为了激光元器件出光能被pd阵列单元全部吸收，需要保证高度差和水平方向相对位置偏差恒定且尽量小，pd的尺寸要足够大，并且pd阵列单元在光探测驱动板上的位置根据驱动板上各颗激光元器件的相对位置来确定，预先在对应位置上打好孔，再通过调节柱来固定驱动板与光探测驱动板的相对位置，从而利用pd阵列单元进行光电流探测，集成度高，极大程度地降低了成本，另外调节柱固定的方式保证了驱动板与光探测驱动板的相对水平位置及高度，避免各颗器件的出光相互影响。

4.本实用新型的光探测驱动系统，实现测试线路的切换，始终保证一颗pd处于工作模式，避免了每颗pd都工作的状态下对驱动电路及测试结果的影响，即给定电压驱动，在对应的那一路开关开启时，相当于这一支路是通的，就会测到的对应光电流，接线端子充当一个信号传输的作用，如果有两路或以上同时开启，那测到的就会是这几个支路的光电流之和，通过开启两条以上支路与单条支路测到的光电流再来计算，可以判断器件之间的出光是否会相互影响。

5.本实用新型的光探测驱动系统，在个人计算机与所述可编程逻辑控制器通过心跳信号的交互进行工作状态的相互检查，有效防止信息丢失。

6.本实用新型的光探测驱动系统，在可编程逻辑控制器内存储各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，实现了系统的预判性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种实施方式的光探测驱动系统的结构示意图；

图2为本实用新型的一种实施方式的光探测驱动系统中控制端的模块示意图。

附图标记说明：

01、激光元器件；1、驱动板；11、测试插座；12、黄铜基座；13、指示灯；2、光探测驱动板；21、pd阵列单元；22、调节柱；221、第一支柱；222、第二支柱；223、手柄；3、控制端；31、个人计算机；32、可编程逻辑控制器；33、逻辑控制单元；34、数据库；35、警报单元。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种基于开关式的由pd阵列形成的光探测驱动系统，如图1和图2所示，包括驱动板1，用于对激光元器件01进行驱动，使得激光元器件01达到阙值电流后受激辐射出大功率光信号；光探测驱动板2，设置于驱动板1的正上方，用于接收激光元器件01的光信号并将探测到的光信号转换成电流信号；控制端3，与光探测驱动板2连接，用于控制光探测驱动板2动作并接收电流信号后通过内部算法得到对应的激光元器件01的光功率值。因此，驱动板1由外部电源供给直流电进行激光元器件01的驱动，在本实用新型此实施例中，激光元器件01在本驱动板1上分为两路，两路并联，每一路为12颗元器件，单颗器件电压为1.8－2v，总电压在22－24v，接两个信号线一根接地线以便于一路或两路同时开启，从而激光元器件01达到阙值电流之后受激辐射出808nm的大功率红光，在激光元器件01正常发出红光之后，使得光探测驱动板2探测到光信号转换成相对应的电流信号，随之由控制端3接收电流信号后通过内部算法得到对应的激光元器件01的光功率值，其原理如下：取光电二极管作为激光元器件01，光电二极管相当于一个pn结，在设计和制作时尽量将pn结面积做得较大，以便接收入射光。没有光照时处于反向截止状态，此时暗电流一般处于na量级，极其微弱，当给予了一定光照相当于处于正向导通的状态，增大到几十ma，且对于不同波长的光照其响应度也会不同，公式如下：

v0＝p*r(λ)*rl

其中p是探测到的光功率，r(λ)是光电流响应度，探测rl是光电二极管的负载电阻，v0是光电二极管的工作电压。

因此，本实用新型通过响应度公式转换可以计算得到对应的激光元器件01光功率值，配合labview程控，还能观察单颗器件在恒压驱动下间隔时间的光电流变化进而得到老化过程中器件的功率变化趋势。此外，如果进行电流扫描，如以20ma为一个步进，从0-400ma扫描还可探测到的老化驱动板不同驱动电流下的光电流值，转换到功率，再进行拟合，还能得到激光器的一些其他参数值，如阈值电流ith,斜率效率se等。

如图1所示，驱动板1包括测试插座11，用于固定激光元器件01；黄铜基座12，设置于测试插座11的外圈，用于对激光元器件01进行散热；指示灯13，设置于激光元器件01的供电电路上，用于对故障线路实现报警。因此，提供测试插座11以便于器件的插拔以及固定，外面再接一个黄铜基座12与管帽直接接触，便于通电过程中散热，另外引入一个指示灯13，当哪颗器件接触不好指示灯13就会亮，即激光元器件01采用串联恒流的工作模式，一路不通对应的指示灯13会亮进行报警(没有电流流过，且恒流驱动)，便于及时做调整。

如图1所示，光探测驱动板2包括pd阵列单元21，设置于光探测驱动板2上且与激光元器件01一一对应，用于在给予反向驱动电压后将探测到的光信号转换成电流信号；调节柱22，固定连接在驱动板1与光探测驱动板2之间，用于调节驱动板1与光探测驱动板2的相对位置。在本实用新型此实施例中，为了激光元器件01出光能被pd阵列单元全部吸收，需要保证高度差和水平方向相对位置偏差恒定且尽量小，pd的尺寸要足够大，所以对应每颗pd的探测最大光功率在500mw左右，转换成光电流为200ma，且尺寸为4＊4mm，保证激光不溢出。pd阵列单元21在光探测驱动板2上的位置根据驱动板1上各颗激光元器件01的相对位置来确定，预先在对应位置上打好孔，再通过调节柱22来固定驱动板1与光探测驱动板2的相对位置，从而利用pd阵列单元21进行光电流探测，集成度高，极大程度地降低了成本，另外调节柱22固定的方式保证了驱动板1与光探测驱动板2的相对水平位置及高度，避免各颗器件的出光相互影响。

如图1所示，调节柱22包括第一支柱221及第二支柱222，第一支柱221套接在第二支柱222上，通过伸缩第一支柱221来改变调节柱22的高度，且第二支柱222上贯穿设置有螺栓，螺栓外端设有手柄223。当需要调节驱动板1与光探测驱动板2的相对水平位置及高度时，利用手柄223扳动调节柱22直至调平为止。

如图1和图2所示，控制端3包括至少一台个人计算机31及至少一台采用堆栈算法进行数据存储的可编程逻辑控制器32；可编程逻辑控制器32通过接线端子与pd阵列单元21固定连接，同时，可编程逻辑控制器32接收电流信号后通过内部算法得到对应的激光元器件01的光功率值，从而实现测试线路的切换，始终保证一颗pd处于工作模式，避免了每颗pd都工作的状态下对驱动电路及测试结果的影响，即给定电压驱动，在对应的那一路开关开启时，相当于这一支路是通的，就会测到的对应光电流，接线端子充当一个信号传输的作用，如果有两路或以上同时开启，那测到的就会是这几个支路的光电流之和，通过开启两条以上支路与单条支路测到的光电流再来计算，可以判断器件之间的出光是否会相互影响。另外，可编程逻辑控制器32中设有数据库34，个人计算机31具有可视化操作界面，个人计算机31与可编程逻辑控制器32之间通信连接，使操作人员可通过个人计算机31对可编程逻辑控制器32进行控制操作，同时，实现了个人计算机31及可编程逻辑控制器32之间进行数据同步，但是，在本实施方式中，可编程逻辑控制器32的数据库34其存储数据量较小,因此采用堆栈算法临时存储数据，而个人计算机31采用硬盘存储，其存储数据量较大，可编程逻辑控制器32接收新的预设信息后即同步至个人计算机31进行存储，以防止数据丢失，同时其自身实现了数据的重复覆盖，即最近的数据若有新的数据到来将覆盖替换旧，以实现数据的迭代。

如图2所示，可编程逻辑控制器32还包括逻辑控制单元33及警报单元35，数据库34以及警报单元35均连接于逻辑控制单元33。同时，将接收到的电流信号反馈至可编程逻辑控制器32，逻辑控制单元33根据各反馈的信息，从数据库34的指标目标数据中选取相应的算法发送至逻辑控制单元33进行计算，以得出计算结果，以显示各颗激光元器件01的实时曲线，并且在操作过程中可以实现定时、逐个切换开关、指定通道控制等功能。可编程逻辑控制器32的数据库34中存储有气源供给系统中各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，可根据各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息判断其是否需要更换或维修，若是，则控制警报单元35进行本地警示，实现了对各部件工作状态的预判功能，提前提醒工作人员更换或维修，防止故障发生，提高工作效率。

如图2所示，为了防止信息丢失，在本实用新型此实施方式中，个人计算机31与可编程逻辑控制器32通过心跳信号的交互进行工作状态的相互检查。即设定可编程逻辑控制器32及个人计算机31在预设时间内相互收不到对方信号时，则判断个人计算机31或可编程逻辑控制器32宕机，在个人计算机31或可编程逻辑控制器32其中一方宕机的情况下，系统停止运行，等待处于宕机状态的个人计算机31或可编程逻辑控制器32重启，或系统继续运行，但数据直接存入正常工作的个人计算机31或可编程逻辑控制器32，待宕机方重启后，再将数据传输至宕机方。其中，判断个人计算机31或可编程逻辑控制器32是否正常的预设时间不大于1分钟。

本基于开关式的光探测驱动系统的工作原理：取一组12颗或24颗激光元器件01插入驱动板1当中，这样才能保证其正常驱动工作，然后开启电流源施加一定的驱动电流，观察每颗器件是否能正常出光，如果发现异常指示灯13亮则第一时间断开电流源并将器件重新插入检查电路板通断；在上方设置设计好的光探测驱动板2，用调节柱22穿过驱动板1及光探测驱动板2，并用螺丝进行固定，然后再放入高温烘箱当中，由测试插座11及黄铜基座12保证器件老化持续通电过程中良好的散热以及恒流工作，进而通过接线端子及其接线将光探测驱动板2与可编程逻辑控制器32连接起来，对应的接线与可编程逻辑控制器32要引到外界环境中，方便操作，其次注意两个接线端子上的位置要一一对应，防止探测到器件的光电流与记录的不符，最后利用pd阵列单元21进行光电流探测并反馈至可编程逻辑控制器32，逻辑控制单元33根据各反馈的信息，从数据库34的指标目标数据中选取相应的算法发送至逻辑控制单元33进行计算，以得出计算结果，显示各颗激光元器件01的实时曲线，并且在操作过程中可以实现定时、逐个切换开关、指定通道控制等功能。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。