CN111175026B - 一种泵浦激光器的测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及泵浦激光器领域，具体涉及一种泵浦激光器的测试装置及测试方法。一种泵浦激光器的测试装置，所述测试装置包括为泵浦激光器提供驱动电流的泵浦激光器驱动模块，与泵浦激光器配合安装的温度调节器，获取泵浦激光器光功率的功率监控模块，以及分别与泵浦激光器驱动模块、温度调节器和功率监控模块通讯连接的主控模块。本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过数字滤波器算法消除干扰，实时的根据外部环境温度对采集功率数据进行补偿校准处理，还原出泵浦激光器在该环境温度下真实的功率稳定性，以进行功率稳定性测试和评估。
Description
技术领域
本发明涉及泵浦激光器领域，具体涉及一种泵浦激光器的测试装置及测试方法。
背景技术
泵浦激光器不仅光电转化率高、光束质量高，而且效率高，寿命长等优点，被广泛应用于通讯、科学研究、打印机、医疗机械等各种高科技领域当中。
特别是980nm泵浦激光器，980nm泵浦激光器广泛应用于光放大器等光学信号传输领域，泵浦激光器产品在工作过程中的功率抖动影响传输信号的质量，因此功率稳定性是980nm泵浦激光器的性能因素之一，在产品开发和制作过程中需要针对性的测试和评估。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种泵浦激光器的测试装置及测试方法，在产品开发和制作过程中需要针对性的测试和评估。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提一种泵浦激光器的测试装置，所述测试装置包括为泵浦激光器提供驱动电流的泵浦激光器驱动模块，与泵浦激光器配合安装的温度调节器，获取泵浦激光器光功率的功率监控模块，以及分别与泵浦激光器驱动模块、温度调节器和功率监控模块通讯连接的主控模块，根据PID控制参数控制温度调节器工作，控制泵浦激光器驱动模块工作，以及控制功率监控模块工作并获取采集到的泵浦激光器光功率，检测泵浦激光器在特定工作状态下的功率稳定性。
其中，较佳方案是：所述泵浦激光器驱动模块包括接收驱动电流设置参数的控制端，以及向泵浦激光器提供驱动电流的输出端。
其中，较佳方案是：所述温度调节器为半导体致冷器，贴近或靠近泵浦激光器安装设置。
其中，较佳方案是：所述主控模块根据PID控制参数控制半导体致冷器工作，且对半导体致冷器的实时温度进行读取采集。
其中，较佳方案是：所述功率监控模块包括设置在泵浦激光器激光光路上的光探测器，所述光探测器获取所述激光的光功率，并被主控模块读取采集；其中，所述主控模块采集预设时间内的多个数据点，并在采集完成后对所有数据进行拼接整合处理。
其中，较佳方案是：所述主控模块包括对读取采集的光功率进行滤波的数字滤波处理模块，以及根据温度调节器的温度稳定性影响对处理后的光功率进行温度补偿的温度补偿处理模块。
其中，较佳方案是：所述主控模块包括一键自动化测试模块，根据预设规则控制泵浦激光器驱动模块、温度调节器和功率监控模块依序工作并进行数据采集，检测泵浦激光器在特定工作状态下的功率稳定性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种泵浦激光器的测试方法，所述测试方法通过所述的测试装置实现，所述测试方法的步骤包括：
设置温度调节器的PID控制参数和泵浦激光器驱动模块的驱动电流；
控制温度调节器和泵浦激光器驱动模块工作；
等待泵浦激光器稳定，并进行泵浦激光器的光功率、温度和驱动电流采集；
存储所述光功率、温度和驱动电流的数据信息，并进行数据处理；
存储处理后的数据信息。
其中，较佳方案是，所述数据处理的步骤包括：对读取采集的光功率进行滤波；以及根据温度调节器的温度稳定性影响对处理后的光功率进行温度补偿。
其中，较佳方案是，所述测试方法的步骤还包括：存储所述光功率、温度和驱动电流的数据信息后，关闭泵浦激光器驱动模块和温度调节器。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过数字滤波器算法消除干扰，实时的根据外部环境温度对采集功率数据进行补偿校准处理，还原出泵浦激光器在该环境温度下真实的功率稳定性，以进行功率稳定性测试和评估。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明测试装置的结构示意图；
图2是本发明测试方法的流程示意图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1所示，本发明提供一种泵浦激光器的测试装置的优选实施例。
一种泵浦激光器10的测试装置，所述测试装置包括为泵浦激光器10提供驱动电流的泵浦激光器驱动模块100，与泵浦激光器10配合安装的温度调节器200，获取泵浦激光器10光功率的功率监控模块300，以及分别与泵浦激光器驱动模块100、温度调节器200和功率监控模块300通讯连接的主控模块400，根据PID控制参数控制温度调节器200工作，控制泵浦激光器驱动模块100工作，以及控制功率监控模块300工作并获取采集到的泵浦激光器10光功率，检测泵浦激光器10在特定工作状态下的功率稳定性。
具体地，测试装置包括泵浦激光器驱动模块100、温度调节器200、功率监控模块300和主控模块400，首先应设置一放置结构，以放置安装待测试的泵浦激光器10，并在泵浦激光器10放置安装后，其控制端与泵浦激光器驱动模块100连接，为泵浦激光器10提供驱动电流；所述温度调节器200应贴合或靠近放置结构设置，或者贴合或靠近待测试的泵浦激光器10，根据PID控制参数控制温度调节器200的温度，使待测试的泵浦激光器10在一预设的温度环境下工作，实现检测泵浦激光器10在特定工作状态下的功率稳定性；在待测试的泵浦激光器10放置安装后，主控模块400控制泵浦激光器驱动模块100和温度调节器200工作，使待测试的泵浦激光器10在预设温度环境中正常工作，后续，通过功率监控模块300获取测试的泵浦激光器10的功率监控，优选为高速光功率采集，实现在特定工作状态下的功率稳定性自动测试。
其中，所述主控模块采集预设时间内的多个数据点，并在采集完成后对所有数据进行拼接整合处理，优选地，采集处理的方式具体是在1.2秒内采集4000个数据点(数据均为优选实施例)，并在所有数据采集完后，将所有的数据进行拼接整合处理，使得在整个测试时间段内的数据更接近真实状态。
在本实施例中，所述泵浦激光器驱动模块100包括接收驱动电流设置参数的控制端，以及向泵浦激光器10提供驱动电流的输出端。具体地，所述泵浦激光器驱动模块100优选为泵浦激光器10驱动电路板，用于将外部电源转化为泵浦激光器10的工作电能。
在本实施例中，所述温度调节器200为半导体致冷器，贴近或靠近泵浦激光器10安装设置。半导体致冷器的工作运转是用直流电流，它既可致冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一致冷器上实现致冷或加热。通过半导体致冷器控制泵浦激光器10所处环境的温度，用于提供检测所需的特定工作环境，模拟实际工作环境。
进一步的，所述主控模块400根据PID控制参数控制半导体致冷器工作，且对半导体致冷器的实时温度进行读取采集，PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。通过PID控制参数，实现半导体致冷器将半导体致冷器控制在一特定温度下，实现动态调节，使温度趋于稳定。
在本实施例中，所述功率监控模块300包括设置在泵浦激光器10激光光路上的光探测器，所述光探测器获取所述激光的光功率，并被主控模块400读取采集。光探测器能检测出入射到其面上的光功率，并把这个光功率的变化转化为相应的电流，并且，所述电流会被主控模块400采集，以确定当前泵浦激光器10的光功率。
在本实施例中，所述主控模块400包括对读取采集的光功率进行滤波的数字滤波处理模块，以及根据温度调节器200的温度稳定性影响对处理后的光功率进行温度补偿的温度补偿处理模块。其中，通过设计的滤波算法对采样的光功率进行处理，去除采样噪声以对产品实际数据的还原，同时，使用温度补偿算法对还原后的光功率温度稳定性影响进行补偿。
其中，该滤波算法的大致原理是：1、将采集的功率数据做为输入X数组；2、对输入数据X数组进行中值滤波，滤除明显异常的边缘点，得到数组X0；3、将X数组与中值滤波后的数组X0进行相减，得到它们的差异值数组D；4、再将差异值数组D做为IIR滤波器输入点进行滤波，获取因为温度变化而导致功率值变值的系数K数组；5、将将K数组值与输入数组X0相加，得到一个加入了温度系数变化的数组值X1；6、对数组值X1进行趋势拟合处理，将噪声引起的抖动压缩，如此就达到将噪声给滤除掉的目的。
在本实施例中，所述主控模块400包括一键自动化测试模块，根据预设规则控制泵浦激光器驱动模块100、温度调节器200和功率监控模块300依序工作并进行数据采集，检测泵浦激光器10在特定工作状态下的功率稳定性。通过一键自动化测试模块进行一键测试，自动控制泵浦激光器驱动模块100和温度调节器200根据预设参数进行工作，同时等待温度稳定后，通过功率监控模块300采集需要的光功率数据，再对光功率数据进行处理，如滤波和温度补偿，以及加上当前工作电流和温度，一起进行存储，便于检测数据的收集。一键自动化测试模块在运行后，自动控制其它模块进行协调工作，测试完成后自动停止，以便进行下一次的运行。
其中，所有采集动作均由系统自动控制，测试过程一步到位，极大降低了人的外部操作及劳动强度，消除了人的因素所产生的误动作，提高了效率和数据准确度。
优选地，所述主控模块400优选为计算机，内安装有检测程序，以控制控制泵浦激光器驱动模块100、温度调节器200和功率监控模块300进行所述测试装置的工作，并获取最终检测数据。
如图2所示，本发明提供一种泵浦激光器的测试方法的优选实施例。
一种泵浦激光器的测试方法，所述测试方法通过所述的测试装置实现，所述测试方法的步骤包括：
步骤S10、设置温度调节器的PID控制参数和泵浦激光器驱动模块的驱动电流；
步骤S20、控制温度调节器和泵浦激光器驱动模块工作；
步骤S30、进行泵浦激光器的光功率、温度和驱动电流采集；
步骤S40、存储所述光功率、温度和驱动电流的数据信息，并进行数据处理；
步骤S50、存储处理后的数据信息。
具体地，在步骤S10中，通过主控模块先设置温度调节器的PID控制参数和泵浦激光器驱动模块的驱动电流，等待检测时使温度调节器和泵浦激光器驱动模块根据预设参数进行工作在。在步骤S20和步骤S30中，开启温度调节器和泵浦激光器驱动模块，延时，并等待温度是否达到预设值，若没有达到就不断等待，若达到就确认为温度稳定，优先对泵浦激光器的光功率进行采集，还对温度和驱动电流进行采集，并进入步骤S40。在步骤S40中，更显显示的采集数据，并存储所述光功率、温度和驱动电流的数据信息，再确定是否读取完毕，若是就进行数据处理，反之重新采集数据。
其中，在步骤S30中，等待泵浦激光器稳定，再进行泵浦激光器的光功率、温度和驱动电流采集；同时，对采集数据进行滤波算法，等到滤波后数据。
在本实施例中，在步骤S40中，所述数据处理的步骤包括：对读取采集的光功率进行滤波；以及根据温度调节器的温度稳定性影响对处理后的光功率进行温度补偿，处理完成后进入步骤S50，将所述滤波和温度补偿后的数据信息再进行存储。
在本实施例中，在步骤S40中，所述测试方法的步骤还包括：存储所述光功率、温度和驱动电流的数据信息后，关闭泵浦激光器驱动模块和温度调节器。
以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。
Claims (8)
1.一种泵浦激光器的测试装置，其特征在于：所述测试装置包括为泵浦激光器提供驱动电流的泵浦激光器驱动模块，与泵浦激光器配合安装的温度调节器，获取泵浦激光器光功率的功率监控模块，以及分别与泵浦激光器驱动模块、温度调节器和功率监控模块通讯连接的主控模块，根据PID控制参数控制温度调节器工作，控制泵浦激光器驱动模块工作，以及控制功率监控模块工作并获取采集到的泵浦激光器光功率，检测泵浦激光器在特定工作状态下的功率稳定性；
所述主控模块包括一键自动化测试模块，根据预设规则控制泵浦激光器驱动模块、温度调节器和功率监控模块依序工作并进行数据采集，检测泵浦激光器在特定工作状态下的功率稳定性；其中，
通过一键自动化测试模块进行一键测试，所述泵浦激光器驱动模块和温度调节器根据预设参数进行工作；等待温度稳定后，通过所述功率监控模块采集光功率数据，再对光功率数据进行处理，加上当前工作电流和温度，一起进行存储；所述一键自动化测试模块在运行后，自动控制其它模块进行协调工作，测试完成后自动停止，以便进行下一次的运行；
所述主控模块包括对读取采集的光功率进行滤波的数字滤波处理模块，根据温度调节器的温度稳定性影响对处理后的光功率进行温度补偿的温度补偿处理模块；其中，所述数字滤波处理模块通过设计的滤波算法对采样的光功率进行处理，去除采样噪声以对产品实际数据的还原，同时，所述温度补偿处理模块使用温度补偿算法对还原后的光功率温度稳定性影响进行补偿；
所述滤波算法的步骤包括：
将采集的功率数据做为输入X数组；
对输入数据X数组进行中值滤波，滤除明显异常的边缘点，得到数组X0；
将X数组与中值滤波后的数组X0进行相减，得到它们的差异值数组D；
再将差异值数组D做为IIR滤波器输入点进行滤波，获取因为温度变化而导致功率值变值的系数K数组；
将K数组值与输入数组X0相加，得到一个加入了温度系数变化的数组值X1；
对数组值X1进行趋势拟合处理，将噪声引起的抖动压缩，达到将噪声给滤除掉的目的。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述泵浦激光器驱动模块包括接收驱动电流设置参数的控制端，以及向泵浦激光器提供驱动电流的输出端。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述温度调节器为半导体致冷器，贴近或靠近泵浦激光器安装设置。
4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于：所述主控模块根据PID控制参数控制半导体致冷器工作，且对半导体致冷器的实时温度进行读取采集。
5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述功率监控模块包括设置在泵浦激光器激光光路上的光探测器，所述光探测器获取所述激光的光功率，并被主控模块读取采集；其中，所述主控模块采集预设时间内的多个数据点，并在采集完成后对所有数据进行拼接整合处理。
6.一种泵浦激光器的测试方法，其特征在于，所述测试方法通过如权利要求1-5任一所述的测试装置实现，所述测试方法的步骤包括：
设置温度调节器的PID控制参数和泵浦激光器驱动模块的驱动电流；
控制温度调节器和泵浦激光器驱动模块工作；
等待泵浦激光器稳定，并进行泵浦激光器的光功率、温度和驱动电流采集；
存储所述光功率、温度和驱动电流的数据信息，并进行数据处理；
存储处理后的数据信息。
7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述数据处理的步骤包括：对读取采集的光功率进行滤波；以及根据温度调节器的温度稳定性影响对处理后的光功率进行温度补偿。
8.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述测试方法的步骤还包括：存储所述光功率、温度和驱动电流的数据信息后，关闭泵浦激光器驱动模块和温度调节器。
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