CN203422158U - 激光器光功率检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及激光器光功率检测技术领域，具体涉及一种激光器光功率检测电路，该电路包括：依次串联连接的稳压电路、光电二极管、阻抗匹配及滤波电路；所述阻抗匹配及滤波电路包括运算放大器和滤波单元并联形成的并联回路，以及与所述并联回路串联的第一电阻，所述运算放大器的反向输入端、输出端分别与滤波单元的输入端和输出端连接；所述第一电阻的一端与光电二极管连接，另一端与所述运算放大器的反向输入端连接。本实用新型的检测电路能够实现对激光器光功率准确、高效的检测，且检测成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及激光器光功率检测技术领域，具体涉及一种激光器光功率检测电路。
背景技术
半导体激光器是一种电致发光器件，被广泛应用于办公设备，如打印机、激光传真机、或多功能外围设备，以及光学记录介质，如可记录压缩盘、可擦写压缩盘、数字通用盘。在半导体激光器中，安装有两个半导体元件，即激光二极管和光电二极管，激光二极管和光电二极管分别被正向和反向偏置。激光输出功率是激光器的关键参数之一，在激光加工领域，激光的光功率直接影响加工范围、加工工艺和加工质量等参数，因此，激光功率的检测效验是激光器不可缺少的组成部分，现有技术中，输出光功率大于80W的大功率半导体激光器在出厂时会在激光出光口处添加激光通道的保护镜片以及光路透过镜片，在使用过程中如果光纤损坏或者窗口有灰尘污染都会导致激光在工作时输出功率出现衰减，且光纤芯径只有0.22μm，人眼很难看出问题，人工的测试判断方式很吃力；另外，激光器设备的外壳内设有激光器保护窗口，但查看保护窗口需将激光器置于环境要求较高的实验室中，操作不便；如果是激光器内部的发光组件发生衰减，还需将激光器送专业测试机构进行检测，耗时，效率低。鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种激光器光功率检测电路，准确、高效的对激光器光功率进行检测，检测成本低。
本实用新型的目的可通过以下的技术方案来实现：
一种激光器光功率检测电路，包括：
依次串联连接的稳压电路、光电二极管、阻抗匹配及滤波电路，其中，光电二极管设于激光器单元中，激光器单元包括作为光发射元件的激光二极管和作为光接收元件的光电二极管，激光二极管的阳极与光电二极管的阴极连接。
所述阻抗匹配及滤波电路包括运算放大器和滤波单元并联形成的并联回路，以及与所述并联回路串联的第一电阻，所述运算放大器的反向输入端、输出端分别与滤波单元的输入端和输出端连接；所述第一电阻的一端与光电二极管连接，另一端与所述运算放大器的反向输入端连接。
优选地，所述检测电路还包括一用于为光电二极管提供反向电压的偏压提供元件，所述偏压提供元件与所述稳压电路连接。
优选地，所述滤波单元包括并联连接的第一电容和第二电阻。
优选地，所述运算放大器的正电源端通过一、电源滤波器与外接正电源连接，所述运算放大器的负电源端接地。
优选地，所述运算放大器的正向输入端接地。
优选地，所述电源滤波器包括并联连接的第二电容和第三电容。
优选地，所述稳压电路包括并联稳压集成芯片、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第四电容，所述并联稳压集成芯片具有阴极端、阳极端、参考端；所述并联稳压集成芯片的参考端通过第三电阻与阴极端连接；所述参考端通过第四电阻与外接负电源连接；所述阳极端通过第四电容接地；所述阳极端与外接负电源连接；所述阴极端通过第五电阻接地；所述阴极端与所述光电二极管连接。
优选地，所述并联稳压集成芯片为TL431型号的芯片。
优选地，所述检测电路还包括用于检测光电二极管反馈电压的电压检测单元，所述电压检测单元与所述运算放大器的输出端连接。
光电二极管检测激光器光功率的原理：光电二极管在反向电压和激光的共同作用下产生光电流，由一采样电阻将光电二极管的光电流转化为电压信号，再将所得电压信号用运算放大器放大，上述电压信号即为光电二极管的反馈电压，该反馈电压的大小与光电流大小成正比，光电流的大小由反向电压和激光器发射光的功率决定；若反向电压为固定值，光电流与光功率有关，即在反向电压固定时，反馈电压随光功率的变化而变化。
利用本实用新型的激光器光功率检测电路对激光器光功率进行检测的方法，包括如下步骤：
步骤1：获得反馈电压-激光器光功率曲线；
在激光器输出光功率的范围内，均匀采集多个光功率值，在同一反向电压作用下，检测得到对应的反馈电压值，得到多组光功率和反馈电压的数据对；采集的光功率值应该能够覆盖激光器输出光功率的范围，例如，激光器输出光功率为0-80W，则可以将采样光功率值设置为5W、10W、15W……80W，然后在这些光功率下，检测反馈电压，得到（光功率，反馈电压）的数据对，如（5，0.31）、（10，0.62）、（15，0.93）……（80，5）；对上述多组光功率和反馈电压的数据对进行曲线拟合，得到反馈电压-激光器光功率曲线，所得曲线的描述精度取决于采样点的多少及分布情况等。
步骤2：检测光电二极管的反馈电压，根据反馈电压值以及步骤1所得反馈电压-激光器光功率曲线计算激光器光功率；
虽然所获得的激光器光功率为计算所得，与实际输出的光功率可能存在偏差，但是只要偏差控制在可接受的范围内即可满足校正要求。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，本实用新型的激光器光功率检测电路通过稳压电路为光电二极管提供固定的反向电压，使其产生光电流，再将光电流经过阻抗匹配及滤波电路的电流电压转换及信号放大作用输出一反馈电压，通过检测该反馈电压，间接计算激光器光功率，实现了对激光器光功率准确、高效的检测，且检测成本低。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的激光器光功率检测电路的结构框图；
图2是本实用新型实施例2的激光器光功率检测电路的电路图；
图3是本实用新型实施例3的激光器光功率检测方法的流程图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
本实用新型实施例1提供了一种激光器光功率检测电路，如图1所示，该电路包括：依次串联连接的偏压提供元件4、稳压电路1、光电二极管2和阻抗匹配及滤波电路3，其中，阻抗匹配及滤波电路3包括运算放大器32和滤波单元31并联形成的并联回路，以及与该并联回路串联的第一电阻33，运算放大器32的反向输入端、输出端分别与滤波单元31的输入端和输出端连接；第一电阻33的一端与光电二极管2连接，另一端与运算放大器32的反向输入端连接。
该偏压提供元件4用于为光电二极管2提供反向电压，该偏压提供元件4与稳压电路1连接。
本实施例的激光器光功率检测电路通过偏压提供元件为光电二极管提供反向电压，反向电压经稳压电路作用后向光电二极管输出固定的反向电压，使其产生光电流，再将光电流经过阻抗匹配及滤波电路的电流电压转换及信号放大作用输出一反馈电压，其中电流电压转换由第一电阻实现，通过检测该反馈电压，间接计算激光器光功率，实现了对激光器光功率准确、高效的检测，且检测成本低。
实施例2
本实用新型实施例2提供了一种激光器光功率检测电路，如图2所示，该电路包括：依次串联连接的稳压电路1、光电二极管2和阻抗匹配及滤波电路3。
其中，阻抗匹配及滤波电路3包括运算放大器32和滤波单元31并联形成的并联回路，以及与该并联回路串联的第一电阻33，运算放大器32的反向输入端、输出端分别与滤波单元31的输入端和输出端连接；第一电阻33的一端与光电二极管2连接，另一端与运算放大器32的反向输入端连接。
进一步地，滤波单元31包括并联连接的第一电容C44和第二电阻R67。
进一步地，运算放大器32的正电源端通过电源滤波器与外接正电源连接，运算放大器32的负电源端接地，运算放大器32的正向输入端接地；电源滤波器包括并联连接的第二电容C45和第三电容C46。
进一步地，稳压电路1包括并联稳压集成芯片TL5、第三电阻R72、第四电阻R71、第五电阻R75和第四电容C47，该并联稳压集成芯片TL5具有阴极端（K端）、阳极端（A端）、参考端（R端），其中，R端通过第三电阻R72与K端连接，R端通过第四电阻R71与外接负电源连接；A端通过第四电容C47接地，A端与外接负电源连接，K端通过第五电阻R75接地，K端与所述光电二极管2连接。在本实施例的一个优选方案中，并联稳压集成芯片TL5为TL431型号的芯片。
进一步地，本实施例的检测电路还包括用于检测光电二极管2反馈电压的电压检测单元，该电压检测单元与运算放大器32的输出端连接。
在本实施例中，通过改变第三电阻R72和第四电阻R71的比例关系可改变并联稳压集成芯片TL5的输出电压，例如：该稳压电路1中的外接负电源的电压为-12V，通过第三电阻R72和第四电阻R71的比例换算，将并联稳压集成芯片TL5的输出电压控制为-5V。
实施例3
本实用新型实施例3提供了一种激光器光功率检测方法，利用实施例1中的激光器光功率检测电路对激光器的光功率进行检测，如图3所述，该方法包括如下步骤：
步骤S301：获得反馈电压-激光器光功率曲线；
在激光器输出光功率的范围内，均匀采集多个光功率值，在同一反向电压作用下，检测得到对应的反馈电压值，得到多组光功率和反馈电压的数据对；采集的光功率值应该能够覆盖激光器输出光功率的范围，例如，激光器输出光功率为0-80W，则可以将采样光功率值设置为5W、10W、15W……80W，然后在这些光功率下，检测反馈电压，得到（光功率，反馈电压）的数据对，如（5，0.31）、（10，0.62）、（15，0.93）……（80，5）；对上述多组光功率和反馈电压的数据对进行曲线拟合，得到反馈电压-激光器光功率曲线，所得曲线的描述精度取决于采样点的多少及分布情况等。
步骤S302：检测光电二极管的反馈电压，根据反馈电压值以及步骤S301所得反馈电压-激光器光功率曲线计算激光器光功率；
虽然所获得的激光器光功率为计算所得，与实际输出的光功率可能存在偏差，但是只要偏差控制在可接受的范围内即可满足校正要求。
以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种激光器光功率检测电路，其特征在于，包括：
依次串联连接的稳压电路、光电二极管、阻抗匹配及滤波电路；
所述阻抗匹配及滤波电路包括运算放大器和滤波单元并联形成的并联回路，以及与所述并联回路串联的第一电阻，所述运算放大器的反向输入端、输出端分别与滤波单元的输入端和输出端连接；所述第一电阻的一端与光电二极管连接，另一端与所述运算放大器的反向输入端连接。
2.根据权利要求1所述的激光器光功率检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括一用于为光电二极管提供反向电压的偏压提供元件，所述偏压提供元件与所述稳压电路连接。
3.根据权利要求1所述的激光器光功率检测电路，其特征在于，所述滤波单元包括并联连接的第一电容和第二电阻。
4.根据权利要求1所述的激光器光功率检测电路，其特征在于，所述运算放大器的正电源端通过电源滤波器与外接正电源连接，所述运算放大器的负电源端接地。
5.根据权利要求4所述的激光器光功率检测电路，其特征在于，所述运算放大器的正向输入端接地。
6.根据权利要求4所述的激光器光功率检测电路，其特征在于，所述电源滤波器包括并联连接的第二电容和第三电容。
7.根据权利要求1所述的激光器光功率检测电路，其特征在于，所述稳压电路包括并联稳压集成芯片、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第四电容，所述并联稳压集成芯片具有阴极端、阳极端、参考端；所述并联稳压集成芯片的参考端通过第三电阻与阴极端连接；所述参考端通过第四电阻与外接负电源连接；所述阳极端通过第四电容接地；所述阳极端与外接负电源连接；所述阴极端通过第五电阻接地；所述阴极端与所述光电二极管连接。
8.根据权利要求7所述的激光器光功率检测电路，其特征在于，所述并联稳压集成芯片为TL431型号的芯片。
9.根据权利要求1所述的激光器光功率检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括用于检测光电二极管反馈电压的电压检测单元，所述电压检测单元与所述运算放大器的输出端连接。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105444879A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-03-30 | 天津津芯微电子科技有限公司 | 一种激光能量采集方法及装置 |
| CN113093600A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-09 | 江西麦帝施科技有限公司 | 一种激光器光功率输出监控器及监控方法 |
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2013
- 2013-08-30 CN CN201320535499.7U patent/CN203422158U/zh not_active Expired - Lifetime
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