CN220985122U - 一种影像扫描装置的激光功率自动补偿模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种影像扫描装置的激光功率自动补偿模块，包括激光驱动模块、LD半导体激光器、PD光电二极管、DFAMP差分放大器、滤波器、ADC芯片和MCU微控制单元；激光驱动模块连接LD半导体激光器，PD光电二极管连接LD半导体激光器，DFAMP差分放大器的同相输入端连接PD光电二极管的输出信号端，反相输入端连接激光驱动模块的参考基准，输出端通过滤波器滤波处理后连接ADC芯片；ADC芯片连接MCU微控制单元，激光驱动模块通过IIC协议与MCU微控制单元连接通信，激光驱动模块和MCU微控制单元分别连接到电源VCC。解决了激光器在影像扫描过程中输出功率易受特性漂移的影响而改变的问题，具有自适应的特性，正常稳定地输出功率，达到提高影像装置的成像质量的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种影像扫描装置，特别涉及一种影像扫描装置的激光功率自动补偿模块。
背景技术
LD半导体激光器是一种重要的激光器件，它通过将电能转化为光能，实现了高效、紧凑、稳定的激光输出。其广泛应用于通信、光存储、医学、制造等领域，成为现代科技中不可或缺的一部分。LD半导体激光器的优点在于其体积小、效率高、寿命长、功率稳定等特点，这使得它在许多应用中具有很高的竞争力。例如，在光通信中，LD激光器被用于产生高速数据传输所需的激光信号；在医学领域中，LD激光器被用于进行医学诊断和治疗。
传统LD激光器的输出控制方法采用单回路反馈，受到组成LD激光器的元器件特性漂移的影响比较大，对外界干扰的抵抗能力也较弱(传导串扰等)，造成输出不稳定从而不能达到工作的标准要求。
本实用新型使用隔离的反馈环路，有效切断特性漂移和外界干扰的传播路径，提高了LD激光器的稳定性。并配合数字技术，提高了整体性能。
发明内容
针对激光器在影像扫描过程中输出功率易受特性漂移的影响而改变的问题，提出了一种影像扫描装置的激光功率自动补偿模块，以达到提高影像装置的成像质量的目的。
本实用新型的技术方案为：
一种影像扫描装置的激光功率自动补偿模块，包括激光驱动模块、LD半导体激光器、PD光电二极管、DFAMP差分放大器、滤波器、ADC芯片和MCU微控制单元；
所述激光驱动模块连接所述LD半导体激光器，用于给所述LD半导体激光器提供偏置电压及调制电流；
所述PD光电二极管连接所述LD半导体激光器，用于检测LD激光器的输出光功率；
所述DFAMP差分放大器的同相输入端连接所述PD光电二极管的输出信号端，反相输入端连接所述激光驱动模块的参考基准，输出端通过所述滤波器滤波处理后连接所述ADC芯片；
所述ADC芯片连接所述MCU微控制单元，用于将信号送至所述MCU微控制单元，为所述激光驱动模块提供补偿电流，使偏置电流与阈值电流的差值稳定；
所述激光驱动模块通过IIC协议与所述MCU微控制单元连接通信，所述激光驱动模块和MCU微控制单元分别连接到电源VCC。
其中，所述激光驱动模块的参考基准为所述激光驱动模块中的线性稳压电源，数值为激光器最佳性能的偏置电压值。
其中，所述MCU微控制单元以信号的数据计算分析出所述LD半导体激光器所需的补偿值，通过向所述激光驱动模块发送调节所述激光驱动模块中开关型恒流电源PWM脉宽调制技术占空比的指令，最终实现对所述LD半导体激光器输出光功率的补偿控制。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型具有自适应特性，包括正反馈和负反馈。在复杂电磁环境，传统的控制方法会出现激光器因为过度驱动或欠驱动而无法正常工作，而本实施例的激光功率补偿模块能解决特性漂移时激光器反馈和系统补偿的问题，具有自适应的特性，使激光器在复杂电磁环境也能正常稳定地输出功率，以达到提高影像扫描装置的成像质量的目的。
附图说明
图1为本实用新型影像扫描装置的激光功率自动补偿模块工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
LD半导体激光器的工作原理基于半导体材料中电子和空穴重新结合产生光子的现象，这是半导体物理学中的一个基本原理。当在p-n结上加上正向电压时，会使得电子从n型半导体区域向p型半导体区域移动，同时空穴也从p型半导体区域向n型半导体区域移动，这样在p-n结附近就会出现大量的电子和空穴。当这些电子和空穴重新结合时，就会放出能量，形成光子，这就是半导体材料的发光原理。而当这些光子被反射反弹，反复地在半导体中穿梭和放大，最终就形成了一束强有力的激光。
一种影像扫描装置的激光功率自动补偿模块，如图1所示，包括激光驱动模块、LD半导体激光器、PD光电二极管、DFAMP差分放大器、滤波器、ADC芯片和MCU微控制单元；
激光驱动模块连接LD半导体激光器，用于给LD半导体激光器提供偏置电压及调制电流；
PD光电二极管连接LD半导体激光器，用于检测LD激光器的输出光功率；
DFAMP差分放大器的同相输入端连接PD光电二极管的输出信号端，反相输入端连接激光驱动模块的参考基准，输出端通过滤波器滤波处理后连接ADC芯片；
ADC芯片连接MCU微控制单元，用于将信号送至MCU微控制单元，为激光驱动模块提供补偿电流，使偏置电流与阈值电流的差值稳定；
激光驱动模块通过IIC协议与MCU微控制单元连接通信，激光驱动模块和MCU微控制单元分别连接到电源VCC。
半导体激光器的激励方法通常多采用电流注入的形式。当注入的电流大于Ith(阈值电流)时，辐射功率随电流的增大而迅速的增大。因此，可以通过改变激光器的注入电流来调整激光器的输出光功率，实现对激光器的控制，
在正常工作模式下，采用PD光电二极管接收一小部分激光功率并转化为监测电流，该监测电流经过过电流/电压转换后，通过反馈网络到DFAMP差分放大器与设定值比较，从而行成闭环反馈。当激光功率受环境变化、特性漂移时，该反馈可控制激光器输出光功率不变。
1、在影像扫描装置的正常工作过程中，激光驱动模块的可编程开关型恒流电源为激光器提供工作电流。
2、PD光电二极管接收小部分实时的光信号转换为电流小信号，在负载电阻上产生压降将此信号送至DFAMP差分放大器，经过与基准参考值比较，放大后对该信号的噪声进行滤波处理，再通过导线连接送至ADC芯片以实现模拟信号到数字信号的转换。
3、基准参考为激光驱动模块中线性稳压电源，数值为激光器最佳性能的偏置电压值。
4、ADC芯片将该数字信号通过IIC协议传输至MCU微控制单元进行处理，MCU微控制单元读取激光器的工作状态以及是否需要补偿。
5、MCU微控制单元以该信号的数据计算分析出激光器所需的补偿值，通过向激光启动驱动发送调节驱动模块中开关型恒流电源PWM(脉宽调制技术)占空比的指令，最终实现对激光器输出光功率的补偿控制。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的1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实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (2)
1.一种影像扫描装置的激光功率自动补偿模块，其特征在于，包括激光驱动模块、LD半导体激光器、PD光电二极管、DFAMP差分放大器、滤波器、ADC芯片和MCU微控制单元；
所述激光驱动模块连接所述LD半导体激光器，用于给所述LD半导体激光器提供偏置电压及调制电流；
所述PD光电二极管连接所述LD半导体激光器，用于检测LD激光器的输出光功率；
所述DFAMP差分放大器的同相输入端连接所述PD光电二极管的输出信号端，反相输入端连接所述激光驱动模块的参考基准，输出端通过所述滤波器滤波处理后连接所述ADC芯片；
所述ADC芯片连接所述MCU微控制单元，用于将信号送至所述MCU微控制单元，为所述激光驱动模块提供补偿电流，使偏置电流与阈值电流的差值稳定；
所述激光驱动模块通过IIC协议与所述MCU微控制单元连接通信，所述激光驱动模块和MCU微控制单元分别连接到电源VCC。
2.根据权利要求1所述的影像扫描装置的激光功率自动补偿模块，其特征在于，所述激光驱动模块的参考基准为所述激光驱动模块中的线性稳压电源，数值为激光器最佳性能的偏置电压值。
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