CN110224295A - 一种半导体激光器驱动装置和方法 - Google Patents

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CN110224295A
CN110224295A CN201910350718.6A CN201910350718A CN110224295A CN 110224295 A CN110224295 A CN 110224295A CN 201910350718 A CN201910350718 A CN 201910350718A CN 110224295 A CN110224295 A CN 110224295A
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China
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driving
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submodule
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郭瑞民
崔文超
王德发
董贺伟
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National Institute of Metrology
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    • 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
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor

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Abstract

本发明公开了一种半导体激光器驱动装置，所述装置包括：所述参数设定模块，被配置为设定控制所述半导体激光器的驱动参数，还被配置为将所述驱动参数转换为二进制驱动数据；所述传输模块，被配置为基于USB芯片将所述二进制驱动数据传输给数据处理模块；数据处理模块，被配置为基于FPGA芯片对接收到二进制驱动数据进行处理，得到二进制处理数据，并将所述二进制处理数据发送给转换和驱动模块；转换和驱动模块，被配置为对所述二进制处理数据进行数模转换得到模拟驱动数据，并利用所述模拟驱动数据对所述激光器的电流或者温度进行控制与调节；本发明所述的驱动装置基于USB芯片和FPGA芯片，明显提高了对半导体激光器的控制速率。

Description

一种半导体激光器驱动装置和方法
技术领域
本发明涉及激光器领域，特别是涉及一种半导体激光器驱动装置和方法。
背景技术
半导体激光器具有窄线宽单模输出和输出波长稳定等特点，被广泛应用于光通信、气体成分分析和科学实验研究等领域。温度和电流是半导体激光器的两个重要参数，精细调节这两个参数可以精确控制激光器输出的激光波长。在基于半导体激光器的光腔衰荡光谱(Cavity Ring-Down Spectroscopy,CRDS)研究中，调节激光器温度和电流，改变激光器输出波长并实现激光模式和光腔模式之间的匹配，完成整个分子吸收谱线的测量。但传统的半导体激光器驱动装置控制速度低。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种半导体激光器驱动装置和一种半导体激光器驱动方法。
为了解决上述问题，本发明实施例提供一种半导体激光器驱动装置，
所述装置包括：依次连接的参数设定模块、传输模块，数据处理模块、转换和驱动模块和激光器模块；
所述参数设定模块，被配置为基于上位机软件设定所述半导体激光器的驱动参数，所述驱动参数包括：温度参数和电流参数；还被配置为将所述驱动参数转换为二进制驱动数据，并将所述二进制驱动数据发送给传输模块；
所述传输模块，被配置为基于USB芯片将所述二进制驱动数据传输给数据处理模块；
数据处理模块，被配置为基于FPGA芯片对接收到二进制驱动数据进行处理，得到二进制处理数据，并将所述二进制处理数据发送给转换和驱动模块；
转换和驱动模块，被配置为对所述二进制处理数据进行数模转换得到模拟驱动数据，并利用所述模拟驱动数据对所述半导体激光器进行驱动。
进一步的，所述参数设定模块中得到的二进制驱动数据包括标识位和数据位；
进一步的，所述传输模块还被配置为将接收到的二进制驱动数据转换为能够传输的16位二进制驱动数据；
所述传输模块还被配置为向所述参数设定模块发送工作状态信号。
进一步的，所述数据处理模块包括时钟子模块、拼接子模块、译码子模块和串行处理子模块；
所述时钟子模块，被配置为生成所述数据处理模块和所述传输模块需要的工作时钟信号；
所述拼接子模块与所述传输模块相连接，被配置为基于标识位将连续两个16位二进制驱动数据进行拼接，得到第一二进制数据；
所述译码子模块，被配置为将所述第一二进制数据转化为串行处理子模块可识别的第二二进制数据；
所述串行处理子模块，被配置为将所述第二二进制数据转换为串行的二进制处理数据，基于所述标识位识别将所述二进制处理数据发送给转换和驱动模块。
进一步的，所述转换和驱动模块包括数模转换子模块和驱动子模块；
所述数模转换子模块，被配置为将所述二进制处理数据转换为模拟驱动数据，所述模拟驱动数据分为电流模拟驱动数据和温度模拟驱动数据；
所述驱动子模块，被配置为利用所述模拟驱动数据对所述半导体激光器进行控制与调节。
进一步的，所述数模转换子模块包括电流输出通道和温度输出通道；
所述数模转换子模块还被配置为当所述模拟驱动数据为电流模拟驱动数据时，将所述电流模拟驱动数据从所述电流输出通道进行输出，所述数模转换子模块还被配置为当所述模拟驱动数据为温度模拟驱动数据时，将所述温度模拟驱动数据从所述温度输出通道进行输出。
进一步的，所述驱动子模块包括电流驱动单元和温度驱动单元；
所述电流驱动单元，被配置为根据所述电流模拟驱动数据对所述激光器的电流进行控制与调节；
所述温度驱动单元，被配置为被配置为根据所述温度模拟驱动数据对所述激光器的温度进行控制与调节。
进一步的，所述电流驱动单元与所述电流输出通道相连接；所述温度驱动单元与所述温度输出通道相连接。
进一步的，所述驱动装置还包括激光器模块，所述激光器模块包括半导体激光器、热敏电阻与微型半导体制冷片；
所述热敏电阻与微型半导体制冷片集成在半导体激光器内部，与半导体激光器的距离小于a；所述a小于10-6m。
进一步的，所述传输模块还被配置为向所述参数设定模块发送工作状态信号。
本发明实施例还公开了一种半导体激光器驱动方法，应用于所述驱动装置中，所述方法包括：
设定控制所述半导体激光器的驱动参数，所述驱动参数包括：温度参数和电流参数，并将所述驱动参数转换为二进制驱动数据，并将所述二进制驱动数据进行发送给传输模块；
基于USB芯片将所述二进制驱动数据进行传输；
接收所述多个二进制控制子数据，基于FPGA芯片对接收到二进制驱动数据进行处理，得到二进制处理数据，并将所述二进制处理数据进行发送；
接收所述二进制处理数据，对所述二进制处理数据进行数模转换得到模拟驱动数据，并利用所述模拟驱动数据对所述激光器的电流或者温度进行控制与调节。本发明实施例包括以下技术效果：
本发明实施例中，所述半导体激光器驱动装置通过USB芯片实现PC端数据的传输，相比传统采用串口传输数据，大大提高了数据的传输速度，并且所述驱动装置采用FPGA芯片，相比传统的DSP芯片，也能够在一定程度上提高数据的处理速度。
附图说明
图1是本发明实施例所示的一种半导体激光器温度驱动装置的结构图；
图2是本发明实施例所示的一种半导体激光器温度驱动装置的结构图；
图3是本发明本发明实施例所示的驱动子模块的结构图；
图4是本发明本发明实施例中半导体激光器温度随时间变化曲线；
图5是本发明本发明实施例中半导体激光器温度测量值的极差与标准差；
图6是本发明本发明实施例中半导体激光器电流随时间变化曲线；
图7是本发明本发明一个实施例中一种半导体激光器温度驱动方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，本发明公开了一种半导体激光器驱动装置，所述装置包括：
所述参数设定模块101，被配置为基于上位机设定控制所述半导体激光器的驱动参数，所述驱动参数包括：温度参数和电流参数；还被配置为将所述驱动参数转换为二进制驱动数据，并将所述二进制驱动数据发送给传输模块。
本发明实施例中，所述参数设定模块的参数设定基于上位机软件实现，通过所述上位机软件提供的人机交互界面，设定控制所述激光器的驱动参数，所述驱动参数包括温度参数和电流参数，所述温度参数用于控制所述激光器的温度，所述电流参数用于控制所述激光器的电流。所述参数设定模块还被配置为将所述驱动参数转换为二进制驱动数据；可选地，利用32位二进制驱动数据表示设定的驱动参数，其中，前四位为标识位，次二前四位为第一个数字，次三前四位为第二个数字，以此类推，可以设定标识位1000表示温度参数，标识位0001表示电流参数，具体的，将25℃温度参数转换为二进制数据后为1000_0010_0101_0000_0000_0000_0000_0000，将100mA电流参数转换为二进制数据后为0001_0001_0000_0000_0000_0000_0000_0000。可选地，所述参数设定模块在发送数据时，每次设定两个32位二进制驱动数据一次发送，其中，一个为温度参数，一个为电流参数，先后无区别，但缺少温度或电流会报错。
所述传输模块102，被配置为基于USB芯片将所述二进制驱动数据传输给数据处理模块；
进一步的，所述传输模块还被配置为将接收到的二进制驱动数据转换为能够传输的16位二进制驱动数据；
所述传输模块还被配置为向所述参数设定模块发送工作状态信号。
本发明实施例中，所述传输模块包括USB芯片，可选的，所述USB芯片的型号为CY68013，所述USB芯片中包括第一寄存器和第二寄存器，所述传输模块一端通过USB接口与USB数据线连接安装了所述上位机软件的PC，另一端桥接数据处理模块，来自PC的数据缓存在第一寄存器，由第一寄存器传送到第二寄存器，再传送到FPGA芯片；来自FPGA的信息走相反路线，缓存在第二寄存器，由第二寄存器传送至第一寄存器，再由第一寄存器传送至PC端。所述USB芯片的输出只有16位，因此需要将两个32位二进制驱动数据拆成四个16位二进制驱动数据，可选地，A32,B32->A16_A16,B16_B16，USB传输为块传输，USB接收到并保存在寄存器中内容为：A16_A16,B16_B16，A16_A16,B16_B16，A16_A16,B16_B16，A16_A16,B16_B16，A16_A16,B16_B16，A16_A16,B16_B16，A16_A16,B16_B16。
数据处理模块103，被配置为基于FPGA芯片对接收到二进制驱动数据进行处理，得到二进制处理数据，并将所述二进制处理数据发送给转换和驱动模块；
本发明实施例中，数据处理模块包括FPGA芯片，可选地，所述FPGA芯片的型号为EP4CE15F23C8。对FPGA芯片而言，不同芯片区别在于提供的可调用资源有差异，该芯片能实现怎样的功能完全由内部通过verilog语言设计好的RTL电路决定。所述FPGA芯片从USB芯片中读取第二寄存器中的内容，每次读取为A16_A16,B16_B16，对A16_A16,B16_B16标识位进行检验，如有错误则通过USB芯片向PC端报错，无错则将4个16位二进制控制子数据再拼接为32位二进制处理数据，即A16_A16,B16_B16->A32,B32。进而将所述32位二进制处理数据译码为24位二进制数据，可选的，所述24位二进制数据的前8位为标识位，后16位为数据位，其中标识位表示选择通道，温度通道为0001_0000,电流通道为0010_0000。后16位的数据位根据32位二进制处理数据的后28位数据去掉后8位，再进行译码得到。将8位标识位与译码后得到的16位数据位进行拼接后得到24位数据。此处所述的24位数据为并行数据，最后通过处理将所述24位并行数据转换为24位串行数据进行输出。
转换和驱动模块104，被配置为对所述二进制处理数据进行数模转换得到模拟驱动数据，并利用所述模拟驱动数据对所述半导体激光器进行驱动。
本发明实施例中，所述转换和驱动模块包括数模转换器，所述数模转换器包括两个通道，其中一个通道用于温度控制，另一个通道用于电流控制。所述模数转换器用于将所述二进制处理数据转化为模拟驱动数据，并通过识别所述二进制处理数据标识位将所述模拟信号通过相应的通道进行输出。所述输出的模拟驱动数据用于对半导体激光器的电流或者温度进行控制。
进一步的，所述参数设定模块中得到的二进制驱动数据包括标识位和数据位。
本发明实施例中，所述标识位用于标识所述二进制驱动数据属于温度驱动参数还是电流驱动参数，所述数据位存储了所述温度驱动参数或电流驱动参数的数据。
进一步的，参考图2，所述数据处理模块包括时钟子模块、拼接子模块、译码子模块和串行处理子模块；
所述时钟子模块1031，被配置为生成所述数据处理模块和所述传输模块的工作时钟信号；
所述拼接子模块1032与所述传输模块相连接，被配置为基于标识位将连续两个16位二进制驱动数据进行拼接，得到第一二进制数据；；
所述译码子模块1033，被配置为将所述第一二进制数据转化为串行处理子模块可识别的第二二进制数据；
所述串行处理子模块1034，被配置为将所述第二二进制数据转换为串行的二进制处理数据，基于所述标识位识别将所述二进制处理数据为电流处理数据或温度处理数据，并将所述二进制处理数据发送给转换和驱动模块。
本发明实施例中，所述时钟子模块为所述数据处理模块和所述传输模块生成所需要的工作时钟，可选地产生50Mhz时钟信号。所述拼接子模块与所述USB芯片相连接，用于基于标识位将USB芯片处获取的基于标识位连续两个16位二进制驱动数据拼接为32位数据，得到第一二进制驱动数据，具体的，若接收到带有标识位的16位二进制驱动数据，则将其之后接收的16位二进制驱动数据与所述带有标识位的16位二进制驱动数据进行拼接，得到第一二进制驱动数据。例如：A16_A16,B16_B16->A32,B32。所述译码子模块需要将32位的所述第一二进制数据24位SPI数据，SPI数据由状态位+数据位组成；其中状态位表示选择通道，温度通道为0001_0000,电流通道为0010_0000。后面的16位表示输出的电压值。输出电压值幅度为2.5V，译码的原理是将2.5V分成216-1份，每份大小为：输出电压就为：32位命令中给出的是温度值，电流值的表示，要通过译码模块将其翻译成需要对应输出的电压值。
32位指令状态位到24位指令状态位变化为1000变为0001_0000和0001变为0010_0000；在译码子模块中，根据状态位不同翻译方式不同。
对温度控制，首先根据数字位对应，得到对应实际值的一个数，如28.00，32位中为1000_0010_1000_0000_0000_0000_0000_0000，进入译码模块后去掉状态位，得到0010_1000_0000_0000_0000_0000_0000，后8位不启用，计算2*104+8*103+0*102+0*101+0，此时用32位寄存器存储一个数28000，有温度和电压值对应公式，表示为V＝1-(28000-T0)/1000，V为应输出参考电压，1000为温度和电压对应系数，T0为预设的基准温度；则data的计算方式为data＝V/2.5V*(216-1)，得到了16位的data，再将状态位和data拼接起来，得到24位的SPI数据，即上述的第二二进制数据。
对电流控制，如100.00，32位为0001_0001_0000_0000_0000_0000_0000_0000，去掉状态位，得到0001_0000_0000_0000_0000_0000_0000，后一位未启用，计算1*105+0*104+0*103+0*102+0*101，得到常数100000，该常数存储到32位寄存器中，对应输出电压为V＝100000/250000,其中250000为电压电流比例系数，16位的data计算方式为data＝V/2.5V*(216-1)，再将状态位和data拼接起来，得到24位的SPI数据，即上述的第二二进制数据。
所述串行处理子模块中包括了时钟单元和SPI寄存器，所述时钟单元用于生成所述串行子模块所需要的工作时钟信号。SPI寄存器中存储了24位的SPI数据，可选的，所述时钟单元以位读取的方式依次读出SPI寄存器中的数据，得到串行的24位二进制处理数据。所述串行处理子模块根据所述串行的二进制处理数据的标识位，将所述二进制处理数据发送给转换和驱动模块。
所述数据处理模块还包括控制子模块，所述控制子模块用于控制所述数据处理块的进程，通过order和answer两类线与其它子模块之间进行通讯，其中从传输模块接入一条usb_order线，和译码子模块接出trans_order线，接入trans_answer线，和串行处理子模块接出spi_order线，接入spi_answer线。各线都为单通道的状态线。
一个完整的传输过程为：当控制子模块的usb_order线有效时，将输出trans_order线，进入等待译码状态；当trans_answer线有效时，将输出spi_order线，进入等待传输状态；当spi_answer线，有效时，进入重置状态，所有输出线重置，并等待usb_order有效。
进一步的，所述驱动装置还包括半导体模块，所述激光器模块包括半导体激光器、热敏电阻与微型半导体制冷片；
所述热敏电阻与微型半导体制冷片集成在半导体激光器内部，与所述半导体激光器的距离小于a；所述a小于0.0001cm。
本实施例中，半导体激光器内部集成热敏电阻与微型半导体制冷片，热敏电阻与微型半导体制冷片紧贴激光器二极管。热敏电阻的阻值与温度关系符合以下公式：
上述公式中T为激光器温度，T0为25摄氏度对应的开尔文温度298.15K，RT0为25时对应的热敏电阻阻值10，B为热敏指数，其值为3410K。
进一步的，参考图2，所述转换和驱动模块包括数模转换子模块和驱动子模块；
所述数模转换子模块1041，被配置为将所述二进制处理数据转换为模拟驱动数据，所述模拟驱动数据为电流模拟驱动数据或温度模拟驱动数据；所述驱动子模块，被配置为利用所述模拟驱动数据对所述半导体激光器进行控制与调节。
所述数模转换子模块包括电流输出通道和温度输出通道；所述电流输出通道接收所述标识位为电流的二进制处理数据，并将所述标识位为电流的二进制处理数据转换为模拟驱动数据。所述温度输出通道接收所述标识位为温度的二进制处理数据，并将所述标识位为温度的二进制处理数据转换为模拟驱动数据。所述数模转换子模块还被配置为当所述模拟驱动数据为电流模拟驱动数据时，将所述电流模拟驱动数据从所述电流输出通道进行输出，所述数模转换子模块还被配置为当所述模拟驱动数据为温度模拟驱动数据时，将所述温度模拟驱动数据从所述温度输出通道进行输出。
所述驱动子模块1042包括电流驱动单元和温度驱动单元；所述电流驱动单元，被配置为根据所述电流模拟驱动数据对所述激光器的电流进行控制与调节；所述温度驱动单元，被配置为被配置为根据所述温度模拟驱动数据对所述激光器的温度进行控制与调节。所述电流驱动单元与所述电流输出通道相连接；所述温度驱动单元与所述温度输出通道相连接。
本发明实施例中，所述数模转换子模块包括数模转换器，所述数模转换器能够选的型号包括：DAC8552、DAC80508、DAC8562-Q1、DAC8562、DAC8812、DAC8811、DAC8563-Q1、DAC8563、DAC8814、DAC7632、DAC7631、DAC7634、DAC80504。
所述电流驱动单元包括电流控制芯片FL500，所述电流控制芯片FL500与微型半导体制冷片相连接，用于对半导体激光器的电流进行控制。
所述温度驱动单元包括温度控制芯片WTC3243，所述温度控制芯片WTC3243与热敏电阻相连接，用于对半导体激光器的温度进行控制。
本实施例中，参考图3，所述电流驱动单元和温度驱动单元分别为电流控制FL500芯片和温度控制WTC3243芯片；所述电流控制FL500芯片具有高精度，慢启动的特点，用于半导体激光器的电流控制。该芯片采用5V驱动电源供电，根据输入端参考电压输出电流，其输入电压转电流参数为250mA/V。研究中，其输入端电压来自DAC8552，其激光电流正负输出端分别连接激光器模块蝶形底座的正负输入端，用于驱动激光器和光放大器。DAC8552输出电压最小分辨率0.0763mV，可以计算出FL500芯片最小可设置的输出电流间隔Imin为0.02mA。
温度控制芯片WTC3243外围电路简单，采用5V驱动电源供电，主要管脚有参考电压端，PI参数设定端，加热制冷输出端和热敏电阻接入端。其比例系数和积分系数分别为20A/V和2.2s。该芯片加热制冷输出端和热敏电阻接入端分别连接到蝶形底座的对应端口。研究中，WTC3243热敏电阻接入端电流恒定为10μA，则热敏电阻阻值变化与温控参考电压设定值变化之间的关系为：
由DAC8552输出电压最小分辨率0.0763mV，可以计算出，在25℃时可设置的最小温度变化值为1.99mK。该值随着温度增高而变大，30℃时为2.48mK。
本实施例对所述半导体激光器温度驱动装置的温度稳定性进行了研究，具体为：待所述激光器温度稳定后，通过24位USB数据采集卡以每秒1次的速率采集热敏电阻两端的电压值，并计算出其对应的电阻值。根据公式可以计算出所述阻值对应的激光器温度值。所述实验的采集时间为2500s，激光器温度设定值分别为25.1℃、26.2℃、27.3℃、28.5℃、29.6℃和30.7℃。实验结果如图4所示。
在2500s的采集过程中，不同设定温度下激光器温度值均表现出较好稳定性，温控过程中没有明显的波动上升或下降过程。测量值与设定值有一定的偏差，但该偏差相对稳定。为了得到更准确的数据，本实施例计算了不同设定温度下，温度测量值的极差和标准差，结果如图5所示。
在40分钟内，这5次测量的温度极差保持在5mk以内，标准差小于0.7mk，达到了较高的温度稳定性。在25℃时稳定性最好，极差小于2.5mk，标准差小于0.35mk。温度越高，极差和标准差越大。由公式可知，温度越高，可设置的最小温度变化值越大，造成控制精度降低，最终引起测量值极差和标准差变大。
本实施例对所述半导体激光器驱动装置的电流稳定性进行了研究与结果分析，具体为：将半导体激光器的温度设定为25℃，通过24位USB数据采集卡以每秒1次的速率采集电流驱动模块激光电流输出端的电压值，该电压值通过电压转电流参数(250mA/V)换算为实际的激光器电流值。实验中，激光器电流设定值分别为80mA和100mA，实验结果如图6所示。
在2500s的电流控制过程中，电流实测值围绕设定值波动，稳定性较好。经计算，电流设定值为80mA时，电流变化极差与标准差分别为37.3μA和5.7μA；设定值为100mA时，相应值分别为36μA和5.1μA，都达到了较高的稳定度。
本实施例示出了半导体激光器驱动装置。研究5组不同设定温度下的温度稳定性，40分钟内测量的温度极差和标准差最大值仅为5mk和0.7mK。在电流稳定性研究中，40分钟内电流测量极差和标准差分别不超过40uA和6uA。基于SOA的高速光中断实验显示，输出光功率关断时间小于1μs，且具有良好的瞬间响应特性。实施例研制的驱动装置可用于驱动光腔衰荡光谱装置中的半导体激光器，并可以驱动SOA作为光腔衰荡光谱装置的光开关。
本发明实施例中，所述半导体激光器驱动装置通过USB芯片实现PC端数据的传输，相比传统采用串口传输数据，大大提高了数据的传输速度，并且所述驱动装置采用FPGA芯片，相比传统的DSP芯片，也能够在一定程度上提高数据的处理速度。
参考图7，本发明还公开了一种半导体激光器驱动方法，所述方法包括：
步骤701，设定控制所述半导体激光器的驱动参数，所述驱动参数包括：温度参数和电流参数，并将所述驱动参数转换为二进制驱动数据，并将所述二进制驱动数据进行发送给传输模块；
步骤702，基于USB芯片将所述二进制驱动数据进行传输；
步骤703，接收所述多个二进制控制子数据，基于FPGA芯片对接收到二进制驱动数据进行处理，得到二进制处理数据，并将所述二进制处理数据进行发送；
步骤704，接收所述二进制处理数据，对所述二进制处理数据进行数模转换得到模拟驱动数据，并利用所述模拟驱动数据对所述激光器的电流或者温度进行控制与调节。
本发明实施例中，所述半导体激光器驱动方法通过USB芯片实现PC端数据的传输，相比传统采用串口传输数据，大大提高了数据的传输速度，并且所述驱动方法采用FPGA芯片，相比传统的DSP芯片，也能够在一定程度上提高数据的处理速度。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种半导体激光器驱动装置和一种半导体激光器驱动方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种半导体激光器驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括：依次连接的参数设定模块、传输模块，数据处理模块和转换和驱动模块；
所述参数设定模块，被配置为基于上位机软件设定所述半导体激光器的驱动参数，所述驱动参数包括：温度参数和电流参数；还被配置为将所述驱动参数转换为二进制驱动数据，并将所述二进制驱动数据发送给传输模块；
所述传输模块，被配置为基于USB芯片将所述二进制驱动数据传输给数据处理模块；
数据处理模块，被配置为基于FPGA芯片对接收到二进制驱动数据进行处理，得到二进制处理数据，并将所述二进制处理数据发送给转换和驱动模块；
转换和驱动模块，被配置为对所述二进制处理数据进行数模转换得到模拟驱动数据，并利用所述模拟驱动数据对所述半导体激光器进行驱动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述参数设定模块中得到的二进制驱动数据包括标识位和数据位。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传输模块还被配置为将接收到的二进制驱动数据转换为能够传输的16位二进制驱动数据；
所述传输模块还被配置为向所述参数设定模块发送工作状态信号。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块包括时钟子模块、拼接子模块、译码子模块和串行处理子模块；
所述时钟子模块，被配置为生成所述数据处理模块和所述传输模块需要的工作时钟信号；
所述拼接子模块与所述传输模块相连接，被配置为基于标识位将连续两个16位二进制驱动数据进行拼接，得到第一二进制数据；
所述译码子模块，被配置为将所述第一二进制数据转化为串行处理子模块可识别的第二二进制数据；
所述串行处理子模块，被配置为将所述第二二进制数据转换为串行的二进制处理数据，并基于所述标识位将所述二进制处理数据发送给转换和驱动模块。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述转换和驱动模块包括数模转换子模块和驱动子模块；
所述数模转换子模块，被配置为将所述二进制处理数据转换为模拟驱动数据，所述模拟驱动数据分为电流模拟驱动数据和温度模拟驱动数据；
所述驱动子模块，被配置为利用所述模拟驱动数据对所述半导体激光器进行控制与调节。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述数模转换子模块包括电流输出通道和温度输出通道；
所述数模转换子模块还被配置为当所述模拟驱动数据为电流模拟驱动数据时，将所述电流模拟驱动数据从所述电流输出通道进行输出，所述数模转换子模块还被配置为当所述模拟驱动数据为温度模拟驱动数据时，将所述温度模拟驱动数据从所述温度输出通道进行输出。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述驱动子模块包括电流驱动单元和温度驱动单元；
所述电流驱动单元，被配置为根据所述电流模拟驱动数据对所述激光器的电流进行驱动；
所述温度驱动单元，被配置为被配置为根据所述温度模拟驱动数据对所述激光器的温度进行驱动。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电流驱动单元与所述电流输出通道相连接；所述温度驱动单元与所述温度输出通道相连接。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动装置还包括激光器模块，所述激光器模块包括半导体激光器、热敏电阻与微型半导体制冷片；
所述热敏电阻与微型半导体制冷片集成在半导体激光器内部，与半导体激光器的距离小于a；所述a小于10-6m。
10.一种半导体激光器驱动方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9任一所述的驱动装置中，所述方法包括：
设定控制所述半导体激光器的驱动参数，所述驱动参数包括：温度参数和电流参数，并将所述驱动参数转换为二进制驱动数据，并将所述二进制驱动数据进行发送给传输模块；
基于USB芯片将所述二进制驱动数据进行传输；
接收所述多个二进制控制子数据，基于FPGA芯片对接收到二进制驱动数据进行处理，得到二进制处理数据，并将所述二进制处理数据进行发送；
接收所述二进制处理数据，对所述二进制处理数据进行数模转换得到模拟驱动数据，并利用所述模拟驱动数据对所述激光器的电流或者温度进行控制与调节。
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