CN108155558B - 半导体激光器恒功率自适应调节系统 - Google Patents

半导体激光器恒功率自适应调节系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108155558B
CN108155558B CN201711291904.4A CN201711291904A CN108155558B CN 108155558 B CN108155558 B CN 108155558B CN 201711291904 A CN201711291904 A CN 201711291904A CN 108155558 B CN108155558 B CN 108155558B
Authority
CN
China
Prior art keywords
digital quantity
current
module
current signal
alternating current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711291904.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108155558A (zh
Inventor
赵光再
史青
徐辉
刘鹏
王东礼
宁佳晨
马强
孙舟璐
张伟航
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aerospace Long March Launch Vehicle Technology Co Ltd
Beijing Institute of Telemetry Technology
Original Assignee
Aerospace Long March Launch Vehicle Technology Co Ltd
Beijing Institute of Telemetry Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aerospace Long March Launch Vehicle Technology Co Ltd, Beijing Institute of Telemetry Technology filed Critical Aerospace Long March Launch Vehicle Technology Co Ltd
Priority to CN201711291904.4A priority Critical patent/CN108155558B/zh
Publication of CN108155558A publication Critical patent/CN108155558A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108155558B publication Critical patent/CN108155558B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

半导体激光器恒功率自适应调节系统，涉及激光测量领域；包括激光器、AD采集模块、控制器模块、DA驱动模块、交流电调节模块和交流信号发生器模块；其中，激光器包括发射管和功率监测模块；通过激光器监测其本身发射的光功率，采用一个AD采集模块，将模拟量转化为数字量；输入值控制器模块，获得数字量，并与设定的电流阈值进行比较；根据获得的误差进行自适应调节，调节后的控制量输入至DA驱动模块，控制激光器的电流。该控制算法根据误差的大小，自适应分为三个等级，误差量大的时候，调节量相应的大，自适应过程迅速；当误差量小的时候，调节量相应的小，精度调节快。

Description

半导体激光器恒功率自适应调节系统
技术领域
本发明涉及一种激光测量领域，特别是一种半导体激光器恒功率自适应调节系统。
背景技术
组成半导体激光器内部的原子的每个电子都有一个特定的离散能级，电子在两个不同能级之间的跃迁往往伴随着为特定波长的光子的发射或者吸收。
半导体激光器的输出功率和驱动电流满足一定的关系，当驱动电流比较小时，输出功率变化缓慢，电流大小达到一定程度时，输出功率出现急剧变化趋势，中间的临界点对应的电流值称为阈值电流，临界点左侧半导体激光器工作在自激辐射状态，此时激光输出光功率很小，发出微弱的荧光；临界点右侧半导体激光器工作在受激状态，此时输出激光器随着电流增长。半导体激光器的输出功率不仅与激励电流有关，而且还与周围的环境温度相关，温度通过以下两种方式改变输出功率：第一、半导体激光器的阈值电流随温度升高而增大；第二、外微分子量效率随温度升高而降低。
1.现有激光功率调节采用纯模拟的方式，本身存在温漂现象，不适合温度范围变化大的场合应用。
2.现有技术集中在直流纠正，而对交流功率的调节欠缺，无法有效控制温度对交流功率的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供半导体激光器恒功率自适应调节系统，实现了激光器的输出功率保证恒定。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
半导体激光器恒功率自适应调节系统，包括激光器、AD采集模块、控制器模块、DA驱动模块、交流电调节模块和交流信号发生器模块；
激光器：接收DA驱动模块传来的直流电；接收交流电调节模块传来的交流电；向外部发射激光；实时将自身功率等比例转换为模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号，并将模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号发送至AD采集模块；
AD采集模块：接收功率监测模块传来的模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号，将模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号转换为数字量直流电流信号和数字量交流电流信号，并将数字量直流电流信号和数字量交流电流信号发送至控制器模块；
控制器模块：接收AD采集模块传来的数字量直流电流信号和数字量交流电流信号，分别与预先设定的电流阈值比较；并根据比较结果分别输出数字量直流控制指令至DA驱动模块，输出数字量交流控制指令交流电调节模块；
DA驱动模块：接收控制器模块传来的数字量直流控制指令，将数字量直流控制指令转化为模拟量直流控制指令，根据模拟量直流控制指令改变对激光器的直流电供电的大小；
交流电调节模块：接收交流信号发生器传来的交流电；将交流电传输至激光器实现交流供电；接收控制器模块传来的数字量交流控制指令，将数字量交流控制指令转化为模拟量交流控制指令，根据模拟量交流控制指令对接收交流信号发生器传来的交流电的大小改变，并将改变后的交流电传输至激光器实现交流供电；
交流信号发生器：发出交流电至交流电调节模块。
在上述的半导体激光器恒功率自适应调节系统，所述的激光器包括发射管和功率监测模块；
发射管：接收DA驱动模块传来的直流电；接收交流电调节模块传来的交流电；向外部发射激光；
功率监测模块：实时监测发射管的功率，将功率等比例转换为模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号，并将模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号发送至AD采集模块。
在上述的半导体激光器恒功率自适应调节系统，所述的控制器模块对数字量直流电流信号与预先设定的电流阈值比较的方法为：
当数字量直流电流信号大于电流阈值时，发出增大数字量直流控制指令至DA驱动模块；
当数字量直流电流信号等于电流阈值时，不动作；
当数字量直流电流信号小于电流阈值时，发出减小数字量直流控制指令至DA驱动模块。
在上述的半导体激光器恒功率自适应调节系统，所述的控制器模块对数字量交流电流信号与预先设定的电流阈值比较的方法为：
当数字量交流流电流信号大于电流阈值时，发出增大数字量交流控制指令至交流电调节模块；
当数字量交流电流信号等于电流阈值时，不动作；
当数字量交流电流信号小于电流阈值时，发出减小数字量交流控制指令至交流电调节模块。
在上述的半导体激光器恒功率自适应调节系统，当DA驱动模块接收控制器模块传来的增大数字量直流控制指令时，将供电直流电增加到阈值；当DA驱动模块接收控制器模块传来的减小数字量直流控制指令，将供电直流电减小到阈值。
在上述的半导体激光器恒功率自适应调节系统，当交流电调节模块接收控制器模块传来的增大数字量交流控制指令时，将供电交流电增加到阈值；当交流电调节模块接收控制器模块传来的减小数字量交流控制指令时，将供电交流电减小到阈值。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明采用了交流电调节模块，实现了对激光器交流功率的控制，保证在外界温度变化的情况下交流功率的稳定；
(2)本发明采用了AD采集模块，实现了对功率监测模块的交流和直流信号的同时采集，简化了系统架构；
(3)本发明采用了控制集成电路，将交流控制算法和直流控制算法进行了合并，一方面简化了系统，另一方面实现了交流和直流的同时控制。
附图说明
图1为本发明自适应调节系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明通过激光器监测其本身发射的光功率，采用一个AD采集模块，将模拟量转化为数字量；输入值控制器模块，获得数字量，并与设定的电流阈值进行比较；根据获得的误差进行自适应调节，调节后的控制量输入至DA驱动模块，控制激光器的电流。该控制算法根据误差的大小，自适应分为三个等级，误差量大的时候，调节量相应的大，自适应过程迅速；当误差量小的时候，调节量相应的小，精度调节快。
如图1所示为自适应调节系统示意图，由图可知，半导体激光器恒功率自适应调节系统，包括激光器、AD采集模块、控制器模块、DA驱动模块、交流电调节模块和交流信号发生器模块；其中，激光器包括发射管和功率监测模块；
发射管：接收DA驱动模块传来的直流电；接收交流电调节模块传来的交流电；向外部发射激光；
功率监测模块：实时监测发射管的功率，将功率等比例转换为模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号，并将模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号发送至AD采集模块。
AD采集模块：接收功率监测模块传来的模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号，将模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号转换为数字量直流电流信号和数字量交流电流信号，并将数字量直流电流信号和数字量交流电流信号发送至控制器模块；
控制器模块：接收AD采集模块传来的数字量直流电流信号和数字量交流电流信号，分别与预先设定的电流阈值比较；并根据比较结果分别输出数字量直流控制指令至DA驱动模块，输出数字量交流控制指令交流电调节模块；
其中，控制器模块对数字量直流电流信号与预先设定的电流阈值比较的方法为：
当数字量直流电流信号大于电流阈值时，发出增大数字量直流控制指令至DA驱动模块；
当数字量直流电流信号等于电流阈值时，不动作；
当数字量直流电流信号小于电流阈值时，发出减小数字量直流控制指令至DA驱动模块。
控制器模块对数字量交流电流信号与预先设定的电流阈值比较的方法为：
当数字量交流流电流信号大于电流阈值时，发出增大数字量交流控制指令至交流电调节模块；
当数字量交流电流信号等于电流阈值时，不动作；
当数字量交流电流信号小于电流阈值时，发出减小数字量交流控制指令至交流电调节模块。
DA驱动模块：接收控制器模块传来的数字量直流控制指令，将数字量直流控制指令转化为模拟量直流控制指令，根据模拟量直流控制指令改变对激光器的直流电供电的大小；当DA驱动模块接收控制器模块传来的增大数字量直流控制指令时，将供电直流电增加到阈值；当DA驱动模块接收控制器模块传来的减小数字量直流控制指令，将供电直流电减小到阈值。
交流电调节模块：接收交流信号发生器传来的交流电；将交流电传输至激光器实现交流供电；接收控制器模块传来的数字量交流控制指令，将数字量交流控制指令转化为模拟量交流控制指令，根据模拟量交流控制指令对接收交流信号发生器传来的交流电的大小改变，并将改变后的交流电传输至激光器实现交流供电；当交流电调节模块接收控制器模块传来的增大数字量交流控制指令时，将供电交流电增加到阈值；当交流电调节模块接收控制器模块传来的减小数字量交流控制指令时，将供电交流电减小到阈值。
交流信号发生器：发出交流电至交流电调节模块。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.半导体激光器恒功率自适应调节系统，其特征在于：包括激光器、AD采集模块、控制器模块、DA驱动模块、交流电调节模块和交流信号发生器模块；
激光器：接收DA驱动模块传来的直流电；接收交流电调节模块传来的交流电；向外部发射激光；实时将自身功率等比例转换为模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号，并将模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号发送至AD采集模块；
AD采集模块：接收功率监测模块传来的模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号，将模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号转换为数字量直流电流信号和数字量交流电流信号，并将数字量直流电流信号和数字量交流电流信号发送至控制器模块；
控制器模块：接收AD采集模块传来的数字量直流电流信号和数字量交流电流信号，分别与预先设定的电流阈值比较；并根据比较结果分别输出数字量直流控制指令至DA驱动模块，输出数字量交流控制指令交流电调节模块；
DA驱动模块：接收控制器模块传来的数字量直流控制指令，将数字量直流控制指令转化为模拟量直流控制指令，根据模拟量直流控制指令改变对激光器的直流电供电的大小；
交流电调节模块：接收交流信号发生器传来的交流电；将交流电传输至激光器实现交流供电；接收控制器模块传来的数字量交流控制指令，将数字量交流控制指令转化为模拟量交流控制指令，根据模拟量交流控制指令对接收交流信号发生器传来的交流电的大小改变，并将改变后的交流电传输至激光器实现交流供电；
交流信号发生器：发出交流电至交流电调节模块。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器恒功率自适应调节系统，其特征在于：所述的激光器包括发射管和功率监测模块；
发射管：接收DA驱动模块传来的直流电；接收交流电调节模块传来的交流电；向外部发射激光；
功率监测模块：实时监测发射管的功率，将功率等比例转换为模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号，并将模拟量直流电流信号和模拟量交流电流信号发送至AD采集模块。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器恒功率自适应调节系统，其特征在于：所述的控制器模块对数字量直流电流信号与预先设定的电流阈值比较的方法为：
当数字量直流电流信号小于电流阈值时，发出增大数字量直流控制指令至DA驱动模块；
当数字量直流电流信号等于电流阈值时，不动作；
当数字量直流电流信号大于电流阈值时，发出减小数字量直流控制指令至DA驱动模块。
4.根据权利要求3所述的半导体激光器恒功率自适应调节系统，其特征在于：所述的控制器模块对数字量交流电流信号与预先设定的电流阈值比较的方法为：
当数字量交流电流信号小于电流阈值时，发出增大数字量交流控制指令至交流电调节模块；
当数字量交流电流信号等于电流阈值时，不动作；
当数字量交流电流信号大于电流阈值时，发出减小数字量交流控制指令至交流电调节模块。
5.根据权利要求3所述的半导体激光器恒功率自适应调节系统，其特征在于：当DA驱动模块接收控制器模块传来的增大数字量直流控制指令时，将供电直流电增加到阈值；当DA驱动模块接收控制器模块传来的减小数字量直流控制指令，将供电直流电减小到阈值。
6.根据权利要求4所述的半导体激光器恒功率自适应调节系统，其特征在于：当交流电调节模块接收控制器模块传来的增大数字量交流控制指令时，将供电交流电增加到阈值；当交流电调节模块接收控制器模块传来的减小数字量交流控制指令时，将供电交流电减小到阈值。
CN201711291904.4A 2017-12-08 2017-12-08 半导体激光器恒功率自适应调节系统 Active CN108155558B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711291904.4A CN108155558B (zh) 2017-12-08 2017-12-08 半导体激光器恒功率自适应调节系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711291904.4A CN108155558B (zh) 2017-12-08 2017-12-08 半导体激光器恒功率自适应调节系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108155558A CN108155558A (zh) 2018-06-12
CN108155558B true CN108155558B (zh) 2019-08-09

Family

ID=62466685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711291904.4A Active CN108155558B (zh) 2017-12-08 2017-12-08 半导体激光器恒功率自适应调节系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108155558B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109946704A (zh) * 2019-03-26 2019-06-28 Oppo广东移动通信有限公司 飞行时间组件的控制系统及控制方法、终端

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1419722A (zh) * 2000-02-04 2003-05-21 斯特拉托斯光波公司 自动功率控制和激光器斜率归一化电路
CN101350494A (zh) * 2008-09-10 2009-01-21 哈尔滨工业大学 基于光功率精确分离的纵向塞曼激光器稳频方法与装置
CN103050887A (zh) * 2012-12-26 2013-04-17 华为技术有限公司 电吸收方式调制激光器系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030141876A1 (en) * 2002-01-29 2003-07-31 Agere Systems Guardian Corp. Circuit and method for measuring extinction ratio and controlling a laser diode transmitter based thereon

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1419722A (zh) * 2000-02-04 2003-05-21 斯特拉托斯光波公司 自动功率控制和激光器斜率归一化电路
CN101350494A (zh) * 2008-09-10 2009-01-21 哈尔滨工业大学 基于光功率精确分离的纵向塞曼激光器稳频方法与装置
CN103050887A (zh) * 2012-12-26 2013-04-17 华为技术有限公司 电吸收方式调制激光器系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN108155558A (zh) 2018-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101342636B (zh) 激光加工系统
EP1473823A3 (en) Motor driving apparatus
WO2001086802A3 (en) System, method and apparatus for power regulation
WO2007007360A3 (en) Single stage inverter device, and related controlling method, for converters of power from energy sources, in particular photovoltaic sources
CN108155558B (zh) 半导体激光器恒功率自适应调节系统
TW200623574A (en) Apparatus and method for high speed voltage regulation
EP2852257A1 (en) Digital current equalizing device, analog current equalizing device, current equalizing method and system
CN106463977A (zh) 用于不同电源的电池充电器
CN105118420A (zh) 显示面板的驱动方法、驱动电路和显示装置
WO2008126276A1 (ja) 光送信装置およびその制御方法
TW200721908A (en) Light regulating system of fluorescent lamp, control device and method thereof
EP1705788A3 (en) Method and apparatus for regulating an output current from a power converter
WO2002097957A3 (en) Power supply system
CN104682179A (zh) 一种激光器驱动方法
CN107528349A (zh) 基于新能源负荷的火力发电机组负荷变速调节控制方法及系统
CN110088996A (zh) 激光二极管驱动用电源装置及激光加工装置
WO2012033295A3 (ko) 전력손실 및 발열을 최소화하기 위한 엘이디 전원공급장치 및 엘이디 전원공급방법
CN102991360B (zh) 一种用于电驱动矿车的电制动控制方法
CA2366051A1 (en) Method and apparatus for producing current values based on the accelerator pedal position
KR20160049259A (ko) 의료미용기기 레이저 에너지 안정 출력 제어 시스템과 레이저 에너지 안정 출력 제어 방법
WO2011120727A3 (de) Wechselrichter für eine elektrische maschine und verfahren zum betreiben eines wechselrichters für eine elektrische maschine
ATE420488T1 (de) Vorrichtung zur steuerung des leistungsfaktors
CN212504970U (zh) 一种激光淬火温度调控系统
RU84644U1 (ru) Устройство для автоматического регулирования электрического рекуперативного тормоза электровоза постоянного тока
CN110928126B (zh) 一种自动调节亮度的投影设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant