CN108767645A - 基于oct光谱分析应用的激光光源 - Google Patents

基于oct光谱分析应用的激光光源 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于OCT光谱分析应用的激光光源。所述的激光光源包括:激光模块;温度控制电路,与所述激光模块连接,用于实时检测和调节所述激光模块的温度值;MCU模块,与所述温度控制电路连接,用于根据检测的所述温度值控制所述温度控制电路调节所述激光模块的温度值以使所述激光模块的温度保持恒定;电流控制电路;与所述激光模块连接,用于实时采集和调节所述激光模块的电流值;所述MCU模块与所述电流控制电路连接,还用于根据所述采集的电流值控制所述电流控制电路调节输出至所述激光模块的电流大小以使输出至所述激光模块的电流保持恒定。通过设置温度控制电路和电流控制电路实现了激光模块的恒温恒流控制,使得该激光光源的性能稳定、可靠。

Description

基于OCT光谱分析应用的激光光源
技术领域
本发明涉及OCT光谱分析领域,特别是涉及基于OCT光谱分析应用的激光光源。
背景技术
光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)是一门新兴的成像技术,能够对包括生物组织在内的强散射介质进行深度成像。其核心部件是宽带光源、Michelson干涉仪和相机等。
宽带光源作为核心部件之一,目前全球业内只有几个厂家可以提供可靠的商业产品,存在采购须提前预定、供货周期长,价格昂贵等因素。同时随着时代的进步,许多事业单位、院所等在材料识别、检测方面的需求不断提高,催生着OCT光谱分析向着实时化、快速化、检测精确化、检测分辨率高、检测成本低发展,同时还希望检测设备可便携、轻量小体积。但是由于现实的相关产品没有标准化,零部件也没有实现标准化,所以不利于OCT相关产品的产业化,也不利于OCT检测行业的发展、成熟。
发明内容
基于此,有必要针对上述问题,提供一种性能稳定、可靠、成本相对较低的基于OCT光谱分析应用的激光光源。
一种基于OCT光谱分析应用的激光光源,所述的激光光源包括:
激光模块;
温度控制电路,与所述激光模块连接,用于实时检测和调节所述激光模块的温度值;
MCU模块,与所述温度控制电路连接,用于根据检测的所述温度值控制所述温度控制电路调节所述激光模块的温度值以使所述激光模块的温度保持恒定;
电流控制电路;与所述激光模块连接,用于实时采集和调节所述激光模块的电流值;
所述MCU模块与所述电流控制电路连接,还用于根据所述采集的电流值控制所述电流控制电路调节输出至所述激光模块的电流大小以使输出至所述激光模块的电流保持恒定。
在其中一个实施例中,所述温度控制电路包括温度采集模块和温度控制模块,所述温度采集模块将采集的实时温度信号传输至所述MCU模块,所述MCU模块根据所述实时温度信号控制所述温度控制模块加热或制冷,使所述激光模块的温度恒定。
在其中一个实施例中,所述温度采集模块包括温度传感器、第一放大单元以及第一模数转换器;所述温度传感器实时检测所述激光模块的温度信号,第一放大单元将所述温度信号放大经所述第一模数转换器转换后传输至所述MCU模块。
在其中一个实施例中,所述温度控制模块包括温度调节驱动单元、温度调节单元;所述温度调节驱动单元分别与所述MCU模块和所述温度调节单元连接;所述MCU模块根据所述实时温度信号输出温度控制信号,所述温度调节驱动单元接收所述温度控制信号后驱动所述温度调节单元为所述激光模块加热或制冷。
在其中一个实施例中,所述电流控制电路包括电流采集模块和恒流驱动模块;
所述电流采集模块将采集的所述激光模块的实时电流信号传输至所述MCU模块,所述MCU模块根据所述实时电流信号控制所述恒流驱动单元输出至所述激光模块的电流大小,使所述激光模块的电流恒定。
在其中一个实施例中,所述电流采集模块包括电流采样电阻、I/V转换单元、第二放大单元以及第二模数转换器;所述电流采样电阻实时采集所述激光模块的电流信号,经所述I/V转换单元转换成电压信号,第二放大信号将所述电压信号放大经所述第二模数转换器转换后传输至所述MCU模块。
在其中一个实施例中,所述恒流驱动模块包括数模转换器和V/I恒流转换单元;所述数模转换器将所述MCU模块输出的电压信号传输至所述V/I恒流转换单元转换,所述V/I恒流转换单元根据转换后的电流信号控制输出到所述激光模块的电流大小,使所述激光模块的电流恒定。
在其中一个实施例中,还包括限流保护模块;所述限流保护模块包括电流检测单元、限流单元和第三模数转换器;
所述电流检测单元实时检测所述V/I恒流转换单元输出至所述激光模块的电流值大小,经所述第三模数转换器传输至所述MCU模块,所述MCU模块根据检测的电流值控制所述限流单元限制输出至所述激光模块的电流大小以保护所述激光模块。
在其中一个实施例中,还包括光源防护模块;所述光源防护模块与所述激光模块连接,用于泄放所述激光模块周围的静电电荷。
在其中一个实施例中,还包括电源模块;所述电源模块用于为所述激光光源供电,所述电源模块采用DC/DC。
上述基于OCT光谱分析应用的激光光源包括激光模块、温度控制电路、MCU模块和电流控制电路。通过结合温度控制电路和MCU模块,可以对激光模块的温度信息进行实时采集和调节控制,并将温度保持在恒温状态;还通过结合电流控制电路和MCU模块,对激光模块的电流值进行实时采集和调节控制并保持电流的恒定;通过该激光光源可以实时检测激光模块的温度信息、电流信息。同时还可以将温度信息和电流信息保持在恒定的状态下,使得该激光光源的性能稳定、可靠。进一步地,由于采用的模数转换器、放大单元、温度传感器、电流采样电阻等器件都是普通常规材料,元器件生命周期长,可使得成本相对较低,并且有利于长期稳定的批量、高效生产。
附图说明
图1为一实施例中的基于OCT光谱分析应用的激光光源结构示意图;
图2为另一实施例中的基于OCT光谱分析应用的激光光源结构示意图;
图3为又一实施例中的基于OCT光谱分析应用的激光光源结构示意图;
图4为一实施例中的基于OCT光谱分析应用的激光光源实时数据采集图;
图5为一实施例中的基于OCT光谱分析应用的激光光源的输出光谱图;
图6为一实施例中的基于OCT光谱分析应用的激光光源的干涉示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参照图1,为一实施例中的基于OCT光谱分析应用的激光光源的结构示意图。基于OCT光谱分析应用的激光光源可以包括:激光模块10,温度控制电路20,MCU模块30和电流控制电路40。其中,温度控制电路20与激光模块10连接,用于实时检测和调节激光模块10的温度值。MCU模块30与温度控制电路20连接,用于根据检测的温度值控制温度控制电路20调节激光模块10的温度值以使激光模块10的温度值保持恒定。电流控制电路40与激光模块10连接,用于实时采集和调节激光模块10的电流值。MCU模块30与电流控制电路40连接,还用于根据采集的电流值控制电流控制电路40调节输出至激光模块10的电流大小以使输出至激光模块10的电流保持恒定。
在一个实施例中,激光模块10可以采用单独的单管激光器作为光源,当然,如果单管谱宽不够的情况下还可以采用双、三管激光器合路输出的方式。可以理解,对于激光模块10的选取可以根据实际操作需要选择合适光学性能的激光器。
在一个实施例中,请辅助参阅图2,为另一个实施例中的基于OCT光谱应用的激光光源结构示意图。温度控制电路20可以包括温度采集模块210和温度控制模块220。温度采集模块210将采集的实时温度信号传输至MCU模块30,MCU模块根据实时温度信号控制温度控制模块220加热或制冷,使激光模块10的温度恒定。
请参阅图3,为一个实施例中的基于OCT光谱分析应用的激光光源结构示意图。温度采集模块210可以包括温度传感器211、第一放大单元212以及第一模数转换器213。温度传感器211可以为热敏电阻,其可以是内置于激光器中,也可以是单独设置靠近激光器的附近,当然,为了使得测量结果的精确,在这种情况下应当将温度传感器211尽可能的靠近激光器设置。温度传感器211实时检测激光模块10的温度信号,第一放大单元212将温度信号放大经第一模数转换器213转换后传输至MCU模块。
在一个实施例中,同样参阅图3,温度控制模块220可以包括温度调节驱动单221和温度调节单元222。温度调节驱动单元221分别与MCU模块30和温度调节单元222连接。MCU模块30根据实时温度信号输出温度控制信号,温度调节驱动单元221接收温度控制信号后驱动温度调节单元222为激光模块30加热或制冷。
具体地,温度调节单元222可以包括帕尔贴和散热器,也可以是单独的帕尔贴,当然还可以是其他半导体制冷器,对于温度的调节主要采用PID控制算法来实现,在激光器快要达到预设的温度时,需要反向控制(由加热转向到制冷或由制冷转向到加热),来实现温度的控制。现较于传统的做法是采用一个单刀双掷的继电器,通过继电器的常闭触点和常开触点的切换来完成加热到制冷和制冷到加热两个流程的互相切换,考虑继电器的机械和触点电器寿命发现无故障运行时长偏小,为了提高可靠性,本发明对于温度驱动单元可以采用H桥(惠斯通电桥)来替代继电器,H桥(惠斯通电桥)的控制速度可以达到250KHz级别,机械继电器的控制速度只有Hz级别,用H桥(惠斯通电桥)替换后可使得温度控制环路的响应时间大大缩短,执行效能大大提高。
在一个实施例中,MCU模块30中运行着ADC/DAC控制程序和H桥(惠斯通电桥)控制程序,MCU模块30可以根据PID控制算法和采集的温度数据、电流数据对激光器进行实时的数据采集和状态控制。由于整个光源工作在数字状态,而采集微弱信号时需要避免晶体管/场效应管的开关瞬间产生的尖刺电流影响,因此需要将MCU模块30的参考地和电路板上的参考地进行隔离。
在一个实施例中,电流控制电路40可以包括电流采集模块410和恒流驱动模块420;电流采集模块410将采集的激光模块10的实时电流信号传输至MCU模块30,MCU模块30根据实时电流信号控制恒流驱动模块420输出至激光模块10的电流大小,使激光模块10的电流恒定。
在一个实施例中,同样参阅图3,电流采集模块410包括电流采样电阻411、I/V转换单元412、第二放大单元413以及第二模数转换器414;电流采样电阻411实时采集激光模块10的电流信号,经I/V转换单元412转换成电压信号,第二放大单元413将电压信号放大经第二模数转换414器转换后传输至MCU模块30。
在一个实施例中,同样参阅图3,恒流驱动模块420包括数模转换器421和V/I恒流转换单元422;数模转换器421将MCU模块30输出的电压信号传输至V/I恒流转换单422元转换,V/I恒流转换单元422根据转换后的电流信号控制输出到激光模块10的电流大小,使激光模块10的电流恒定。
在一个实施例中,同样参阅图3,基于OCT光谱分析应用的激光光源还可以包括限流保护模块50,限流保护模块50包括电流检测单元520,限流单元530和第三模数转换器510。电流检测单元520实时检测V/I恒流转换单元422输出至激光模块10的电流值大小,经第三模数转换器510传输至MCU模块30,MCU模块30根据检测的电流值控制限流单元530限制输出至激光模块10的电流大小以保护激光模块10。
在一个实施例中,基于OCT光谱分析应用的激光光源还可以包括光源防护模块(图未标示),光源防护模块(图未标示)与激光模块10连接,用于泄放激光模块10周围的静电电荷。
具体地,激光器的光源防护主要可以包括ESD(静电释放)防护和防止电流冲击,本发明摒弃传统机械继电器常闭触点到地、工作切换到常开触点的方式,由于激光二极管一个管脚对地阻值是取样电阻1Ohm一下,此管脚和金属客体构成“等势体”,这样只需要考虑电流输入管脚的ESD(静电释放)防护,采取一个100Ohm电阻倒地泄放ESD电荷,再增加一颗0.1uF电容来吸收ESD脉冲,这样实用,且体积小、可在线实时防护(相比继电器常闭管脚防护,工作时切换到常开管脚就失去ESD(静电释放)防护)、且避免了继电器触点长时间工作失效对激光器的影响。而MCU模块30控制模数转换器缓启动方式显著提高了控制环路的稳定性,避免了过冲和振铃的发生,避免激光器工作电流的瞬间突变。
在一个实施例中,基于OCT光谱分析应用的激光光源还可以包括电源模块(图未标示);电源模块(图未标示)用于为激光光源供电,电源模块(图未标示)采用DC/DC。
具体地,采用DC/DC是为了提高工作效率,降低热功耗,降低元器件发热,而热功率的降低提高了无故障运行时间和可靠性。同时在输入部分还增加了EMC滤波电路(电磁兼容型滤波器),进一步提高外部设备连入激光光源时对电源模块造成的传导杂散干扰,同时也可以滤除外部电路对设备传导杂散干扰,增加了磁珠,磁珠可以将一定频率内的交流杂散信号转换为热量,这样也可以减小通过后电流的杂散,提高电源质量。一般的使用过程中,考虑到设备通常作为一个模块或部件放入到系统中或机箱中,通常由于设备间电势差造成共模电流,共模电流会造成较大的传导、辐射杂散,这对微弱信号的检测会造成较大的干扰、并且还可能会降低了系统的采集灵敏度,为此本发明还在电源模块部分增加了共模滤波器;这样电源模块便有了高的工作效率、宽的电压输入范围、强的抗干扰能力、低的传导辐射,以满足电源模块较强适应性、低功耗、高灵敏度性能。
基于上述实施例的描述,本激光光源温度调节的原理为:首先,根据实际要求选用合适光学性能的激光器(若单管谱宽不够可以采用双、三管合路输出方式),然后根据激光器内部的热敏电阻(也可以单独设置的温度传感器211)特性和实际需要精确量化的激光器工作温度区、考虑后续温度调节单元222输入门限情况下选择合适的基准电阻、基准电流源。
其次,基准电流源一路到基准电阻产生一个基准电压a、另一路基准电流源到激光器内部的热敏电阻后产生一个随激光器温度变化而变化的电压b。
然后,将电压a和电压b送入第一放大单元212,第一放大单元212可以是仪表运算放大器,增加共模电压后送入第一模数转换器213。本发明选择仪表运算放大器是因为仪表运算放大器的输入阻抗可达100G Ohm,这样接入电路后对前级电路的影响非常小,保证了电路的检测精度,同时仪表运算放大器的温飘、共模抑制比、对电源的PSRR指标均非常好,对电压a和b处理的仪表运算放大器均处于一个芯片封装内,这样两者的抗外界电磁、温度、震动冲击干扰均相同,配置成减法运算时可最小化这些不利因素的影响,性能、成本、体积较分离方案优秀许多。仪表运算放大器的输出偏执根据激光光源参考电压可以配置成第一模数转换器213的1/2量程处,这样在25℃时有:a-b=0V;第一放大单元输出电压可以表示为:(a-b)+1/2*Vref=1/2*Vref;这个第一模数转换器213半量程值就是第一模数转换器213最佳检测值,还可以通过设置第一模数转换器213的内部电路来改变采样率,以此来将半量程值(最佳检测值)附近的采样精度和分辨率大大提高。但是由于需要平衡采样速率,本模块第一模数转换器213采样频率可以设定为10Hz。
最后,当温度传感器211检测到激光模块的温度信号时,其MCU模块30将检测到的温度信号与预设温度值进行比较判定,若其检测到的温度信号低于设于温度值时,其MCU模块30就会输出升温控制信号,温度调节驱动单元221接收升温控制信号驱动温度调节单元222(帕尔贴)加载正向电压,进入加热工作状态,直到激光模块的温度达到预设温度值并保持恒温状态。若检测的实际温度信号高于预设温度值时,通过其MCU模块30发出降温控制信号,通过温度调节驱动单元221驱动温度调节单元222(帕尔贴)加载一个反向电压,进入冷却工作状态,直到激光模块的温度达到预设温度值并保持恒温状态。从而使得温度对光谱波长的影响达到最低。
电流调节的原理为:首先,通过电流采样电阻411与激光模块10串联,流过的电流相等。然后,将采集到的电流值经过I/V转换单元412进行转换,转换成模拟电压信号之后,经过第二放大单元413放大并经第二模数转换器414转换后传输给MCU模块30。MCU模块30根据接收到的数字电压信号来输出数字电压调节信号,经过数模转换器421转换之后,传输到V/I恒流转换单元422转换成电流信号并根据电流信号控制输出到激光模块10的电流大小,从而保持激光模块10的电流恒定。为了使得电流不超过预设的电流值,在V/I恒流转换单元422与激光模块10之间还设置有限流保护模块50,限流保护模块50的电流检测单元520实时检测V/I恒流转换单元422输出至激光模块10的电流值大小,经过第三模数转换器510转换后传输至MCU模块30,最后,MCU模块30根据检测到的电流值控制限流单元530限制输出到激光模块10的电流大小以实现限流保护。
进一步地,考虑激光器短期温度稳定波动最大值是正负0.1℃。激光器工作时,电流的波动也会影响着输出功率,因为激光器的P-I曲线是非线性的,在0.8倍于额定输出功率附近有着较大的输出功率/电流比率,增加一点电流带来较大的功率改变;而输出功率波动会对OCT成像系统带来不利的影响,目标值是≤0.01mw。为了便于控制和处理,本发明对电流采用数字闭环恒流控制,且采用电流取样电阻低端检测,较低的共模电压会使共模电压对检测精度的影响最小化,取合适的取样电阻值,保证电流检测芯片自身的误差率在0.001。高的精度既可以保证额定功率所对应的电流与激光器标定出厂时的差别小,也避免了大的负误差下额定输出功率超出真实功率的击穿可能性。进一步地,对第二放大单元采用了硬件电流限制,第二放大单元可以选用功率运算放大器。当工作电流超过硬件预设值时,会恒定电流输出,继续增加负载会关闭输出到0V,关闭到0V后需要手动重启电路恢复功率运算放大器输出。
请参阅图4,为一个实施例中的基于OCT光谱分析应用的激光光源实时数据采集图。采集到的数据每3秒钟上传一次。图4中靠左的一个方框是激光光源中激光器运行时的恒流控制状态,可以看到在一个OCT的采集中期中(通常一个采集周期是1/100K秒)电流的变化在0.010mA以内,长期采集的38次数据中仅有2次波动在0.246mA左右,实际测试的激光器输出功率波动为0.001mW。从数据表明本激光光源可以满足OCT要求的0.01mW左右波动要求。在“SLD_Temp”参数中可以看到最大的波动范围是0.87mV,根据信号调理电路参数4.39mV对应0.1℃可以等效为温度波动:0.87mV/(4.39mV/0.1℃)=0.019818℃;由于这个温度波动对光谱中心波长的影响非常小,在后面的图中可以明显看到该激光器应用实际系统中和某标准激光光源的比对图结果。
图4中靠右的一个方框是一个温度传感器采集到的温度数据,该温度传感器的参数是10mV=1℃。在一次高低温的实验降温环节中,可以看到满屏的数据是缓慢降低,没有出现数据的波动,基本上相邻采集数据相差0.001℃,本图片数据在后期常温环境下采集,数据偶尔有波动,结合高低温的实验结果看这个是环境气流温度变化造成的采集数据波动。以高低温相邻采集数据0.001℃分析,本发明温度传感器、第一模数转换器以及温度调节单元的最大波动值为:0.001℃/(1℃/10mV)=0.010mV;从计算结果可以说明该温度传感器、温度调节单元、第一模数转换器均可以稳定采集相差0.010mV的信号。以上得出的条件是:第一模数转换器采样的幅度是0-4096mV、温度传感器模拟电压直接送到第一模数转换器采样。这个数据在没有增加屏蔽罩、普通4层板、DC/DC电源、MCU共板情况下是很高的指标。
请参阅图5,为一实施例中的基于OCT光谱分析应用的激光光源的输出光谱图。其中,颜色较深为某标准激光光源的输出光谱图,颜色较浅为本发明的激光光源的输出光谱图。可以看出本发明的激光光源和某标准的激光光源的输出光谱宽度不一样。而如果需要更宽谱宽输出和更高的功率输出,可以选择额定指标的激光器,然后调节激光器限流后即可稳定工作,从而输出额定的宽谱、高功率激光。
请参阅图6,为一实施例中的基于OCT光谱分析应用的激光光源的干涉示意图。颜色较深为某标准激光光源的测试样品干涉图谱,颜色较浅为本发明的激光光源的测试样品干涉图谱。其中,两个激光光源都在同等条件下来测试同一样品。从图中可以看出,颜色较浅的图谱形状更靠近于高斯分布的钟形图谱,谱线更加尖一些、测试样品的效果相比于颜色较深的干涉图谱更好一些。从而可以证明本发明的激光光源可以达到业内的先进水平。
上述实施例,通过结合温度控制电路和MCU模块,可以对激光模块的温度信息进行实时采集和调节控制,并将温度保持在恒温状态;还通过结合电流控制电路和MCU模块,对激光模块的电流值进行实时采集和调节控制并保持电流的恒定;通过该激光光源可以实时检测激光模块的温度信息、电流信息。同时还可以将温度信息和电流信息保持在恒定的状态下,使得该激光光源的性能稳定、可靠。进一步地,由于采用的模数转换器、放大单元、温度传感器、电流采样电阻等器件都是普通常规材料,元器件生命周期长,可使得成本相对较低,并且有利于长期稳定的批量、高效生产。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于OCT光谱分析应用的激光光源,其特征在于,所述的激光光源包括:
激光模块;
温度控制电路,与所述激光模块连接,用于实时检测和调节所述激光模块的温度值;
MCU模块,与所述温度控制电路连接,用于根据检测的所述温度值控制所述温度控制电路调节所述激光模块的温度值以使所述激光模块的温度保持恒定;
电流控制电路;与所述激光模块连接,用于实时采集和调节所述激光模块的电流值;
所述MCU模块与所述电流控制电路连接,还用于根据所述采集的电流值控制所述电流控制电路调节输出至所述激光模块的电流大小以使输出至所述激光模块的电流保持恒定。
2.根据权利要求1所述的基于OCT光谱分析应用的激光光源,其特征在于,所述温度控制电路包括温度采集模块和温度控制模块,所述温度采集模块将采集的实时温度信号传输至所述MCU模块,所述MCU模块根据所述实时温度信号控制所述温度控制模块加热或制冷,使所述激光模块的温度恒定。
3.根据权利要求2所述的基于OCT光谱分析应用的激光光源,其特征在于,所述温度采集模块包括温度传感器、第一放大单元以及第一模数转换器;所述温度传感器实时检测所述激光模块的温度信号,第一放大单元将所述温度信号放大经所述第一模数转换器转换后传输至所述MCU模块。
4.根据权利要求2所述的基于OCT光谱分析应用的激光光源,其特征在于,所述温度控制模块包括温度调节驱动单元、温度调节单元;所述温度调节驱动单元分别与所述MCU模块和所述温度调节单元连接;所述MCU模块根据所述实时温度信号输出温度控制信号,所述温度调节驱动单元接收所述温度控制信号后驱动所述温度调节单元为所述激光模块加热或制冷。
5.根据权利要求1所述的基于OCT光谱分析应用的激光光源,其特征在于,所述电流控制电路包括电流采集模块和恒流驱动模块;
所述电流采集模块将采集的所述激光模块的实时电流信号传输至所述MCU模块,所述MCU模块根据所述实时电流信号控制所述恒流驱动模块输出至所述激光模块的电流大小,使所述激光模块的电流恒定。
6.根据权利要求5所述的基于OCT光谱分析应用的激光光源,其特征在于,所述电流采集模块包括电流采样电阻、I/V转换单元、第二放大单元以及第二模数转换器;所述电流采样电阻实时采集所述激光模块的电流信号,经所述I/V转换单元转换成电压信号,第二放大信号将所述电压信号放大经所述第二模数转换器转换后传输至所述MCU模块。
7.根据权利要求5所述的基于OCT光谱分析应用的激光光源,其特征在于,所述恒流驱动模块包括数模转换器和V/I恒流转换单元;所述数模转换器将所述MCU模块输出的电压信号传输至所述V/I恒流转换单元转换,所述V/I恒流转换单元根据转换后的电流信号控制输出到所述激光模块的电流大小,使所述激光模块的电流恒定。
8.根据权利要求7所述的基于OCT光谱分析应用的激光光源,其特征在于,还包括限流保护模块;所述限流保护模块包括电流检测单元、限流单元和第三模数转换器;
所述电流检测单元实时检测所述V/I恒流转换单元输出至所述激光模块的电流值大小,经所述第三模数转换器传输至所述MCU模块,所述MCU模块根据检测的电流值控制所述限流单元限制输出至所述激光模块的电流大小以保护所述激光模块。
9.根据权利要求8所述的基于OCT光谱分析应用的激光光源,其特征在于,还包括光源防护模块;所述光源防护模块与所述激光模块连接,用于泄放所述激光模块周围的静电电荷。
10.根据权利要求1-9任一项所述的基于OCT光谱分析应用的激光光源,其特征在于,还包括电源模块;所述电源模块用于为所述激光光源供电,所述电源模块采用DC/DC。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019218827A1 (zh) * 2018-05-16 2019-11-21 深圳市太赫兹科技创新研究院 基于oct光谱分析应用的激光光源
CN110707513A (zh) * 2019-10-09 2020-01-17 深圳市欧深特信息技术有限公司 一种激光器的温度调节方法及系统、计算机可读存储介质
CN111106530A (zh) * 2019-12-06 2020-05-05 广东九联科技股份有限公司 一种激光二极管的发射功率自动调整电路及方法
CN111327812A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 杭州海康威视数字技术股份有限公司 一种摄像机组件及摄像机控制方法
CN111579531A (zh) * 2020-05-29 2020-08-25 湖北鑫英泰系统技术股份有限公司 一种光声池单元的激光器电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101436756A (zh) * 2008-11-20 2009-05-20 武汉凌云光电科技有限责任公司 大功率半导体激光器电源驱动装置
CN102064467A (zh) * 2010-12-13 2011-05-18 赵智亮 连续可调节小功率半导体激光器驱动源装置
CN102306903A (zh) * 2011-08-24 2012-01-04 苏州生物医学工程技术研究所 一种数字式大功率半导体激光电源

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102290705B (zh) * 2011-06-23 2013-01-02 哈尔滨工业大学 输出光功率连续可调的高可靠恒压模式半导体激光驱动器
CN205248613U (zh) * 2015-11-08 2016-05-18 中国计量学院 一种半导体激光器电源驱动和温度控制装置
CN107069424A (zh) * 2017-06-15 2017-08-18 上海理工大学 高功率低功耗可调谐dfb激光器驱动装置
CN108767645A (zh) * 2018-05-16 2018-11-06 深圳市太赫兹科技创新研究院 基于oct光谱分析应用的激光光源

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101436756A (zh) * 2008-11-20 2009-05-20 武汉凌云光电科技有限责任公司 大功率半导体激光器电源驱动装置
CN102064467A (zh) * 2010-12-13 2011-05-18 赵智亮 连续可调节小功率半导体激光器驱动源装置
CN102306903A (zh) * 2011-08-24 2012-01-04 苏州生物医学工程技术研究所 一种数字式大功率半导体激光电源

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019218827A1 (zh) * 2018-05-16 2019-11-21 深圳市太赫兹科技创新研究院 基于oct光谱分析应用的激光光源
CN111327812A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 杭州海康威视数字技术股份有限公司 一种摄像机组件及摄像机控制方法
CN111327812B (zh) * 2018-12-14 2022-03-04 杭州海康威视数字技术股份有限公司 一种摄像机组件及摄像机控制方法
CN110707513A (zh) * 2019-10-09 2020-01-17 深圳市欧深特信息技术有限公司 一种激光器的温度调节方法及系统、计算机可读存储介质
CN111106530A (zh) * 2019-12-06 2020-05-05 广东九联科技股份有限公司 一种激光二极管的发射功率自动调整电路及方法
CN111579531A (zh) * 2020-05-29 2020-08-25 湖北鑫英泰系统技术股份有限公司 一种光声池单元的激光器电路
CN111579531B (zh) * 2020-05-29 2024-03-22 湖北鑫英泰系统技术股份有限公司 一种光声池单元的激光器电路

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