CN101344454B

CN101344454B - Sld光源自动筛选的系统

Info

Publication number: CN101344454B
Application number: CN2008101195410A
Authority: CN
Inventors: 马静; 晁代宏; 王大海; 赵晶晶; 陈淑英
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2028-09-02
Also published as: CN101344454A

Abstract

本发明具体实施方式提供了一种SLD光源自动筛选的系统。首先由采集控制单元控制光源驱动单元向被筛选的多个SLD光源提供多路驱动电流和温控电流；然后由光功率测量单元对这多个SLD光源输出的光功率进行测量；再由该采集控制单元采集光功率测量单元所得到的测量数据。这样就可以提高筛选的集成化程度和自动化程度，同时由于可以对多个SLD光源进行筛选，有效提高了SLD光源的筛选效率，增加一次筛选的数量；而且通过特定的采集控制单元来采集筛选过程中的数据，使得数据的采集更加全面和准确，从而提高系统性能。

Description

SLD光源自动筛选的系统

技术领域

本发明涉及SLD光源技术领域，尤其涉及一种SLD光源自动筛选的系统。

背景技术

目前，光纤陀螺已成为惯性技术领域的主流陀螺，并在多种场合得到了成功的应用。而光纤陀螺中比较关键的器件之一就是超辐射发光二极管(SLD)光源，该SLD光源是与半导体激光光源类似的，介于激光二极管(LD)和发光二极管(LED)之间的半导体光源。由于光纤陀螺目前大量应用于军事领域，因此对其质量和可靠性的要求是比较高的，这样在工程化生产过程中，就需要对其关键器件SLD光源等进行环境应力筛选，以剔除存在质量隐患的不合格器件，并根据筛选结果选用优质的器件，从而提高产品可靠性。

以上所述的环境应力筛选技术是通过向产品施加合理的环境应力，将其内部的潜在缺陷加速变成故障，并通过检验发现和排除的过程。针对SLD光源的老化筛选是对其进行环境应力筛选的一种方式，具体方法是通过对SLD光源施加热应力、电应力或二者同时施加，然后检测观察SLD光源的性能，再根据测量结果进行判断，这样就可以剔除有缺陷的SLD光源，选出性能好可靠性高的光源。在现有技术中，对SLD光源进行老化筛选的操作方框图如图1所示，图中：

光源驱动仪用于向SLD光源提供驱动电流，对SLD光源施加电应力；如果需要施加热应力，还可以将SLD光源置于温箱中；然后通过光功率计对试验前后的光功率值进行测试；再由操作人员记录光功率计的测试值，并根据测试结果进行相应的判断。

从上述现有技术的方案可以看出，由于SLD光源驱动仪多为两通道，光功率计也多为两通道，因此一次筛选的SLD数量就取决于使用的光功率计数量，例如对4只SLD光源进行老化筛选则需要两套驱动仪、两套光功率计。而目前光功率计的价格昂贵，而且针对性差，这样就造成了资源的浪费，并且制约了一次筛选过程中SLD光源的筛选数量，筛选效率低；另外，由于上述的操作都需要人工来完成，这样就加大了操作人员的工作量，也增加了由人为因素造成出错的隐患；同时由于需要人工对驱动仪及光功率计或者温箱进行单独的设置，而各测试设备是分别独立的，这会造成使用不便，使得集成度不高；而且由于测试数据需要人工来记录，因此只能对筛选前后的数据进行记录，无法及时记录筛选过程中的数据，造成筛选过程中SLD光源的性能数据获取不充分，影响了性能数据的全面性和准确性。

发明内容

本发明实施方式所要解决的技术问题在于提供一种SLD光源自动筛选的系统，能够有效提高SLD光源的筛选效率，增加一次筛选的数量；同时使筛选的集成化程度和自动化程度都得到提高，使筛选过程中的数据记录更加的全面和准确，从而提高系统性能。

本发明具体实施方式是通过以下技术方案实现的：

一种SLD光源自动筛选的系统，所述系统包括：

光源驱动单元，用于向被筛选的多个超辐射发光二极管SLD光源提供多路驱动电流和温控电流；

光功率测量单元，用于对所述多个SLD光源输出的光功率进行测量；

采集控制单元，用于控制所述光源驱动单元提供所述的驱动电流和温控电流，并采集所述光功率测量单元所得到的测量数据。

所述系统还包括：

内部温度监测单元，用于通过测量所述SLD光源内部的热敏电阻值，对所述SLD光源内部温度进行监测；

并由所述采集控制单元采集所述内部温度监测单元所得到的测量数据。

所述系统还包括：

驱动/温控电流检测单元，用于对所述光源驱动单元所提供的多路驱动电流和温控电流进行监测；

并由所述采集控制单元采集所述驱动/温控电流检测单元所得到的测量数据。

所述系统还包括：

数据处理终端，用于对所述采集控制单元所采集到的数据进行解算处理，根据处理结果进行分析筛选，并输出显示所述处理结果。

所述的数据处理终端为具有数据处理功能的计算机或终端设备。

所述系统还包括：

光源固定装置，用于所述多个SLD光源的固定和线路连接；

其中，所述光源固定装置可放置于温箱中。

所述采集控制单元和所述数据处理终端之间通过串行接口连接。

由上述所提供的技术方案可以看出，首先由采集控制单元控制光源驱动单元向被筛选的多个SLD光源提供多路驱动电流和温控电流；然后由光功率测量单元对这多个SLD光源输出的光功率进行测量；再由该采集控制单元采集光功率测量单元所得到的测量数据。这样就可以提高筛选的集成化程度和自动化程度，同时由于可以对多个SLD光源进行监测，有效提高了SLD光源的筛选效率，增加一次筛选的数量；而且通过特定的采集控制单元来采集筛选过程中的数据，使得数据的采集更加全面和准确，从而提高系统性能。

附图说明

图1为现有技术中SLD光源进行老化筛选的操作方框图；

图2为本发明具体例所提供系统的结构示意图；

图3为本发明具体例所述光源驱动单元中恒流源电路的电路原理图；

图4为本发明具体例所述光源驱动单元中温度控制电路温度的电路原理图；

图5为本发明具体例所述光功率测量单元的测试示意图；

图6为本发明具体例所述采集控制单元的工作结构示意图；

图7为本发明具体例所述利用内部温度监测单元完成温度监控的结构示意图；

图8为本发明具体例所述驱动/温控电流检测单元采集方案的结构示意图；

图9为本发明具体例所述光源固定装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施方式提供了一种SLD光源自动筛选的系统。该系统集SLD光源驱动、SLD光源性能参数测量以及筛选过程中的数据监控于一体，有效提高了筛选的集成化程度；同时还可以通过终端处理设备对后继采集控制单元所采集到的测量数据进行相应的处理分析，这样通过特定的处理程序来完成测量数据的实时在线采集记录以及筛选结果的分析处理，进一步提高了筛选的自动化程度，从而提升了系统性能。

为更好的描述本发明实施方式，现结合附图对本发明的具体实施方式进行说明，如图2所示为本发明具体实施方式所提供系统的结构示意图，所述系统包括光源驱动单元、光功率测量单元和采集控制单元，其中：

所述的光源驱动单元用于向被筛选的多个SLD光源提供多路驱动电流和温控电流。举例来说，该光源驱动单元由驱动电路及温度控制电路两部分组成，其中用于向SLD光源提供恒定驱动电流的是恒流源电路，该恒流源电路由恒压源构成，如图3所示为光源驱动单元中恒流源电路的电路原理图，图中：

电流I＝V/R，V为取样电阻两端压差，精度由恒压源决定，R为取样电阻阻值，在恒压源部分加入了数字式电位计可以通过单片机数字输出对恒压源输出进行控制，从而对驱动电流大小进行调节。

如图4所示为光源驱动单元中温度控制电路的电路原理图，图中：传感器和帕尔特半导体制冷器及热沉封装于一个组件之中，并采用桥式电路实现温度信号的提取和转换。其中，Rt为温度传感器，即热敏电阻；P表示帕尔特半导体制冷器，该器件既可制冷也可加热。当电流I₁由正极流向负极时，起制冷作用；当电流I₁由负极流向正极时，起加热作用，其中I₁的大小与制冷量/加热量成正比。

以上所述的光源驱动单元可以集成多路，例如8路驱动/温控电路，这样可以同时对多只SLD光源提供驱动/温控电流，从而有效提高了SLD光源的筛选效率，增加了一次筛选的数量。

上述系统中所述的光功率测量单元用于对所述多个SLD光源输出的光功率进行测量。具体来说，如图5所示为所述光功率测量单元的测试示意图，图中：利用光电二极管来实现光电转换，将SLD光源的光功率信号转换成与之成正比的电流信号；由于电流信号十分微弱，易受噪声干扰，为提高测量精度，需要将微弱信号放大，为此针对SLD光源输出光功率特点，为了在满足SLD光功率测量范围的同时尽可能的提高测量精度，系统采用了对数运算放大的方式，选用专门用于高精度光功率测量的精密对数运算放大器来实现信号的放大，其放大原理如下式所示：

V_LGOG＝V_Ylog₁₀(I_PD/I_Z)

上式中：V_Y是对数斜率；I_Z是阈值电流。输入的光电流I_PD经过对数运算放大后转换为电压信号V_LOG输出。对数运算放大方案的采用使得系统光功率采集模块动态测量范围与精度同时兼顾，满足了设计需要。

经过上述运算放大后的信号经过模拟信号调理后，就可以传送到采集控制模块中进行后继的操作。

上述的光功率测量方案是针对SLD光源特点来进行设计的，具有针对性强、体积小、成本低，精度高的特点。根据筛选需要可设置多个测量模块，例如可以设置8路，这样就可以同时满足8路光功率的测量采集。

上述系统中的采集控制单元用于控制光源驱动单元提供所需要的驱动电流和温控电流，并采集光功率测量单元所得到的测量数据。具体来说，该采集控制单元主要负责完成多路采集信号的选通控制，以及各采集模块测量信号的采集等工作。

如图6所示为所述采集控制单元的工作结构示意图，图中的采集控制单元是高度集成的片上系统混合信号单片机C8051F，功能强大，具有多达59个数字I/O口，因此可利用通用的I/O引脚控制多路模拟开关来选通控制采集信号。由于芯片自带两个16位的数模AD转换器和一个8端口的10位AD转换器，因此不需要外扩AD，这样就可以简化电路。另外由于其内部集成了串口通信模块，还可以与上位的计算机等处理终端直接进行通讯，从而使得成本低，开发周期短，并能很好的和实际应用环境相结合。

利用上述系统所包含的单元就可以集SLD光源驱动、SLD光源性能参数测量以及筛选过程中的数据监控于一体，有效提高了筛选的集成化程度；同时还可以通过终端处理设备对后继采集控制单元所采集到的测量数据进行相应的处理分析，这样通过特定的处理程序来完成测量数据的实时在线采集记录以及筛选结果的分析处理，进一步提高了筛选的自动化程度，从而提升了系统性能。

另外，在以上的系统中还可以包括数据处理终端，该数据处理终端用于对所述采集控制单元所采集到的数据进行解算处理，根据处理结果进行分析筛选，并输出显示所述处理结果。具体来说，可以通过各种数据处理终端，例如计算机等设备对采集到的数据进行解算，存储并显示；并对该数据进行相应的分析和筛选，并输出结果。

所述采集控制单元和所述数据处理终端之间通过串行接口连接，在所述数据处理终端上还设置有人机交互界面，便于操作人员的使用。

另外，以上所述系统中还可以包括内部温度监测单元，该内部温度监测单元用于通过测量所述SLD光源内部的热敏电阻值，对所述SLD光源内部温度进行监测。具体来说，如果在SLD光源老化筛选过程中，需要对SLD光源的内部温度进行监测，那么就需要利用该内部温度监测单元来完成。

由于SLD光源自身内部集成有热敏电阻，结合SLD光源结构特点，通过光源内部热敏电阻阻值的测量就可以实现光源内部温度监测。如图7所示为利用所述内部温度监测单元完成温度监控的结构示意图，图中：对热敏电阻阻值是采用分压法来进行测量的，在具体实现过程中，由于考虑到热敏电阻长时间通电后，由于自身发热也会造成自身阻值的变化，为此设计采用多路依次选通测量的方式来减少单只热敏电阻连续通电的时间，从而就可以有效减少自身发热造成的误差影响；在获得测量数据之后，再由所述采集控制单元采集该内部温度监测单元所得到的测量数据，并将进行后继的分析处理等操作。

另外，在以上所述的系统还包括驱动/温控电流检测单元，该驱动/温控电流检测单元用于对光源驱动单元所提供的多路驱动电流和温控电流进行监测。具体来说，由于SLD光源驱动单元可同时提供驱动电流及温控电流，为防止在老化筛选过程中由于电路故障造成光源损坏，就需要同时对驱动电路状态进行监测，也就是对控制电路提供的两种电流值进行采集监测。

如图8所示为驱动/温控电流检测单元采集方案的结构示意图，图中：在所述光源驱动单元的输出端分别串联接入一低阻值精密采样电阻，然后对其两端电压值进行测量；由于驱动/温控电流为毫安级，所得到的电压值属于微弱信号，为提高测量精度，在通过一仪表放大器将其放大到合适的电压范围内；在得到合适的电压测量数据之后，再由采集控制单元采集所得到的测量数据，并继续进行后继的操作。由于系统选用具有增益可调、共模抑制比高、噪声低、输入阻抗高、增益漂移低等特点的仪表放大器，使得采样电阻阻值较低且输入阻抗可以高达吉欧级，应用此方案对驱动/温控电流进行采集，对前级电路几乎不会造成影响。

另外，以上所述系统中还包括光源固定装置，该光源固定装置用于多个SLD光源的固定和线路连接；其中，该光源固定装置可放置于温箱中。如图9所示为所述光源固定装置的结构示意图，图中：利用该光源固定装置，多个SLD光源通过螺丝固定于托盘表面，托盘表面光源两侧分别安装有通用型引脚夹具，可方便进行SLD光源引脚的接口接插的操作，夹具引脚与驱动/温控电路连接。

另外，在上述光源固定装置中还可以加入一定的散热设计，通过散热孔及光源摆放位置的设计可使多个SLD光源均匀受热，光源的摆放位置也极大的方便SLD光源尾纤的走向，当固定装置放入温箱中时方便了光源尾纤从温箱侧部引出，同时避免了安装过程中各路光源的交缠，有效的保护了光纤。

综上所述，本发明具体实施方式可以提高筛选的集成化程度和自动化程度，同时由于可以对多个SLD光源进行监测，有效提高了SLD光源的筛选效率，增加一次筛选的数量；而且通过特定的采集控制单元来采集筛选过程中的数据，使得数据的采集更加全面和准确，从而提高了系统的性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种SLD光源自动筛选的系统，其特征在于，所述系统包括：

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

4.如权利要求1-3其中之一所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的数据处理终端为具有数据处理功能的计算机或终端设备。

6.如权利要求1-3其中之一所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

光源固定装置，用于所述多个SLD光源的固定和线路连接；

其中，所述光源固定装置放置于温箱中。

7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述采集控制单元和所述数据处理终端之间通过串行接口连接。