恒功率输出的高稳定度半导体激光子系统的制作方法

本发明涉及激光器驱动技术领域，尤其是涉及半导体激光器驱动技术领域。

背景技术：

半导体激光子系统是近年来迅速发展的一种新型产业，其内部集成了半导体激光器组件与半导体激光器驱动电路及控制电路，将光电子器件与驱动电路合二为一，在子系统外部留有输入输出接口，用户只需再做简单开发即可构成符合需要的完整系统。目前通用的半导体激光子系统内部的半导体激光器驱动电路在设计上采用的是以输出电流为采样信号的负反馈闭环控制电路，即输出为恒定的直流电流。这种恒流驱动方式存在的缺点是：由于半导体激光器的工作参数对器件的温度非常敏感，在激光器处于恒温状态下，这种恒流驱动方式是能够保证激光器输出的光功率为恒定值。但是在半导体激光器的工作温度有变化的情况下，即使给激光器加载了同样大小的驱动电流，其输出的光功率也会发生变化。

技术实现要素：

本发明是在通用的半导体激光子系统的基础上增加了恒功率反馈电路，所述恒功率反馈电路是以激光的光功率为反馈信号，并与半导体激光器组件及激光器驱动电路共同构成负反馈闭环控制系统。在这种控制方式下，即使在半导体激光器的工作温度发生变化的情况下，也能够实现恒定的光功率输出。

本发明在解决其技术问题所采用的方案是：本发明包含ac-dc转换电路、单片机控制电路、数据存储器、激光器驱动电路、半导体激光器组件、外部控制接口、急停开关接口、显示信号接口。所述ac-dc转换电路分别与单片机控制电路、数据存储器有电性连接，所述单片机控制电路分别与激光器驱动电路、数据存储器、外部控制接口、急停开关接口、显示信号接口有电性连接，所述激光器驱动电路与半导体激光器组件有电性连接。其特征是：增加了恒功率反馈电路。所述恒功率反馈电路与半导体激光器组件有机械连接，所述恒功率反馈电路与激光器驱动电路有电性连接。所述恒功率反馈电路包含光电二极管d1，运算放大器u1，电阻r1、r2、r3、r4，电容c1。

本发明的有益效果是：本发明是以激光的光功率为负反馈信号，在半导体激光器工作温度发生变化的情况下也能够使半导体激光子系统输出恒定的光功率，提高了半导体激光子系统的整体性能指标，拓展了半导体激光子系统的应用领域。

附图说明

附图1是本发明电路原理框图。

附图2是本发明所述恒功率反馈电路的电路原理图。

图中d1为光电二极管，u1为运算放大器，r1、r2、r3、r4为电阻，c1为独石电容，u0为所述激光器驱动电路中的运算放大器。

具体实施方式

本发明具体实施方式为：输入电源ac220v/50hz经过ac-dc转换电路之后，分别给单片机控制电路、数据存储器提供直流电源。本发明设有外部控制接口，可以对激光的输出与关闭进行控制，也可以对输出的激光功率进行设置。本发明设有急停开关接口，以保障使用安全。本发明的显示信号接口是为外部显示器件提供激光驱动电流、激光输出功率、激光器温度等实时检测参数，以及为外部显示器件提供子系统的状态与故障信息等。本发明的激光器驱动电路采用pwm调制理论设计，与恒功率反馈电路、半导体激光器组件一起构成了负反馈闭环控制系统。本发明的特点是：光电二极管d1安装在半导体激光器组件内，作为激光功率大小的传感器。当激光照射到光电二极管d1后，光电二极管d1内部会产生ua级的反向电流，该电流的大小与激光光功率成正比。光电二极管d1的反向电流经过电阻r1后便产生一个电压降，该电压经过运算放大器u1放大后反馈到激光器驱动电路的比较环节。在激光器驱动电路的比较环节中，闭环系统会自动将反馈的光功率信号与设定的光功率信号进行比较，以自动调节激光器驱动电路的输出电流，最终使半导体激光子系统输出的光功率为恒定值。

技术特征：

技术总结
恒功率输出的高稳定度半导体激光子系统，涉及半导体激光器驱动技术领域。半导体激光子系统内部集成了半导体激光器组件与半导体激光器驱动电路。目前通用的半导体激光子系统内部的半导体激光器驱动电路在设计上采用的是以输出电流为采样信号的负反馈闭环控制电路，即输出为恒定的电流。这种设计的缺点是：由于半导体激光器的工作参数对温度非常敏感，在器件有温度变化时恒流驱动方式不能够实现输出光功率的恒定。本发明是在通用的半导体激光子系统的基础上增加了恒功率反馈电路，该电路是以激光功率为反馈信号，并与半导体激光器组件及激光器驱动电路共同构成负反馈闭环控制系统，完全实现了半导体激光子系统输出的激光功率为恒定值。

技术研发人员：张成彦;张田甜;马彩芳
受保护的技术使用者：北京特一安电源科技有限公司
技术研发日：2019.01.02
技术公布日：2019.03.15