[发明专利]高功率低功耗可调谐DFB激光器驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可调谐激光器驱动控制装置，特别是一种高功率低功耗可调谐DFB激光器控制装置，主要应用于拉曼光谱分析技术，而拉曼光谱分析技术可应用于环境检测、食品安全、生命医药、医学诊断、生物医学、安防、刑侦、质检等领域的物质检测与分析。

背景技术

20世纪80年代以来，分析检测技术在化学分析（成分、含量、结构检测、痕量分析检测等）、物理检测（力学传感、干涉分析仪、物性参数测量等）以及天文地理观测、工业生产流程监控、产品质量控制等传统领域不断广泛应用，并且在生物、医学、环境、生态等新领域中成为发展的新潮流。在这些领域中，生物化学及生物医学是利用高新技术最多的领域，而拉曼光谱是该领域分析物质组成及结构最重要的手段之一。光源这一核心器件的重要性也在拉曼光谱技术的发展历史中表现地尤为突出。

目前，国内的电流驱动和温度控制大多是独立的、功能比较完善，但是价格昂贵。在电路驱动方面，国内半导体激光器控制器的生产厂商主要有湖北光通公司、上海科联公司。在先技术具有一定特点，但是，此类在先技术存在本质不足，1）电流驱动与温度控制大多为独立控制，无法进行综合控制，以达到综合调谐半导体激光器波长的作用。2）国内激光器驱动控制的功率较小，对于需求高功率的装置（如拉曼光谱检测装置）无法使其系统处于最优状态。3）控制精度不高，以广通公司的JD200T为例，其控制精度为10mA。而本发明控制精度为1mA之内。4）国内起光器驱动控制尚无数控产品。

发明内容

本发明要解决的问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种高功率低功耗可调谐DFB激光器驱动装置，该装置具有高功率、低功耗、可数控、实现温度和电流综合调谐、误差低、系统稳定性高、精度高、功能易于拓展等特点。

本发明的技术方案为：一种高功率低功耗可调谐DFB激光器驱动装置，包括D/A转换电路、电流调节电路、激光器、MCU控制电路、电流采样电路、温度实时反馈传感器、激光管、温度执行电路、温度控制器、D/A转换电路，所述电流采样电路反馈得到激光器的注入电流信号与通过D/A转换电路的设定信号比较得到偏差量，电流调节电路根据所述偏差量对电流进行控制，使电流达到恒流；所述电流采样电路将经过数模转换的信号发送给MCU控制电路，由MCU控制电路改变D/A转换电路的MAX5142输出设定电压，来对激光器的注入电流进行调节；所述反馈传感器向MCU控制器反馈激光管实时温度信号，MCU控制器将设定温度与反馈的实际温度进行对比，得到一个温度偏差量，并根据所述温度偏差量通过温度控制器、温度执行机构对激光管实施温度控制，形成测量激光管温度值，得出温度偏差值，对激光管进行再一次调节的负反馈调节闭环控制系统。

所述的MCU控制电路采用高速、低功耗的具有强抗干扰性的STC12C5630AD芯片，所述的D/A转换电路采用数模转换芯片MAX5142，为恒流源提供设定信号，标准电压为2.5V。

所述的电流调节电路、电路采样电路为恒流源电路采用集成运算放大器TLC4501或场效应管2KS3133。

所述的激光器和激光管为分布式反馈激光器、动态单模激光器、量子阱激光器、表面发射激光器、微腔激光器的任一种。

所述的反馈传感器为电阻温度计、热敏电阻、温差电偶的任一种。

所述的执行机构为热电制冷器TEC中一种。

所述的温度控制器为差分电路或比例积分控制电路。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）在现有技术中，大多对于激光器控制驱动都是采用都是电流与温度独立的控制，无法进行温度、电流综合调谐。存在调谐范围较小、稳定系差等问题。本发明采用数控方式，设计数控恒流源电路、数控恒温电路，引入闭环服反馈系统设计，有效的解决了对于半导体激光器驱动控制中调节范围小，稳定性差等确定。

2）在现有技术中，对于系统数控恒温系统的设计，主要采用被动式温度控制，且未考虑到温度执行器需要时间延时，限制了恒温系统的工作精度及稳定性。本发明恒温控制模块，采用闭环负反馈设计，使用反馈传感器对系统温度进行实时监控。数控恒温调节电路包括比例积分控制电路和反馈信号的A/D转换电路。利用比例积分控制有效的减少系统存在的误差。具有减少时间延时、提高系统工作温度稳定性、灵敏度高、调节范围宽等特点。

附图说明

图1为本发明的高功率低功耗可调谐DFB激光器驱动装置结构框图。

具体实施方式