一种Littman结构外腔激光器的控制系统的制作方法

本技术涉及激光器控制系统，具体提供一种littman结构外腔激光器的控制系统。

背景技术：

1、可调谐半导体激光器具有单模性质稳定、能量转换效率高、易于封装集成和光谱可调谐范围广等诸多优势，在光纤通信传输、超精密测量、光学相干层析成像、激光雷达测距和生物环境监控等领域有着广泛的应用。littman型激光器是一种可调谐半导体激光器，是基于光栅分光效应和激光谐振原理的典型外腔可调谐波长元件，经过几十年的数据迭代，已经具有较好的技术成熟度，但基本都还处于实验室研究阶段。

2、半导体激光器作为精密的光电器件，工作时需要稳定的驱动电流和恒定的工作温度，而驱动电流决定着激光器的输出功率，工作温度影响着输出激光的中心波长。目前大多数激光器可以选择恒流驱动或恒功率驱动两种驱动方式，对于集成化的功能性产品，其性能指标往往会低一些。目前，对于传统的littman型激光器的驱动电路而言，其恒流源驱动电路往往采用电流负反馈的结构设计，会使得电路设计复杂，制造成本提高，稳定性和线性度较差，littman型激光器受温度影响很大，对于其驱动电路而言，在精度、稳定性、抗干扰性和集成度上都还存在着一些不足。

技术实现思路

1、本实用新型为解决上述问题，提供了一种littman结构外腔激光器的控制系统，采用恒流源驱动方式为激光器提供了稳定电流，同时调节2路可变角度反射器联合振动，减少了摆动角度，提高了谐振频率，实现了激光器的快速调谐激光波长；采用了多路tec温度控制，提高了激光器的温度稳定性。

2、本实用新型提供的一种littman结构外腔激光器的控制系统，包括：微处理控制模块、2个功率mosfet驱动模块、压控电流源模块、dc-dc电压转换电路和3个tec温度控制模块；

3、所述微处理控制模块与所述功率mosfet驱动模块连接，用于控制所述功率mosfet驱动模块，进而控制littman结构外腔激光器的可变角度反射器；

4、所述微处理控制模块与littman结构外腔激光器的半导体光放大单元连接，用于控制所述压控电流源模块为半导体光放大单元供电；

5、所述微处理控制模块用于控制所述tec温度控制模块，3个所述tec温度控制模块用于调节所述半导体光放大单元和所述可变角度反射器的温度；

6、所述微处理控制模块与所述压控电流源模块连接，通过dac转换电路为所述压控电流源模块提供控制电压；

7、所述dc-dc电压转换电路与所述功率mosfet驱动模块连接，为所述功率mosfet驱动模块提供驱动电压。

8、优选的，微处理控制模块采用arm处理器或fpga可编程逻辑控制器。

9、优选的，压控电流源模块包括：dac转换电路、adc转换电路、压控电流源电路、电流采样电路以及电压采样电路；

10、其中，压控电流源电路由运算放大器、以及bjt三极管或mosfet组成；电流采样电路、电压采样电路由差分运算放大器和采样电阻组成；

11、通过dac转换电路将微处理控制模块输出的数字信号转换成模拟电压信号，控制压控电流源电路输出电流为半导体光放大单元供电；电流采样电路采集半导体光放大单元的工作电流，并通过adc转换电路转换成数字信号反馈至微处理控制模块，电压采样电路采集半导体光放大单元的工作电压，并通过adc转换电路转换成数字信号反馈至微处理控制模块。

12、优选的，dc-dc电压转换电路将12v直流升压为80-120v，为可变角度反射器提供电压；dc-dc电压转换电路将12v直流降压为5v，为tec温度控制模块提供电压；dc-dc电压转换电路将12v直流降压为-12v，为运算放大器提供电压。

13、优选的，可变角度反射器为mems微扫描镜，半导体光放大单元为增益芯片。

14、优选的，功率mosfet驱动模块包括栅极驱动ic芯片、功率mosfet输出电路和加速电路，栅极驱动ic芯片和加速电路用于控制功率mosfet的导通和关断，以控制可变角度反射器的振动。

15、优选的，tec温度控制模块包括dac转换电路、adc转换电路、tec控制电路、电压采集电路、电流采集电路以及温度采集电路。

16、优选的，还包括eeprom存储模块、usart转usb模块和人机交互模块，eeprom存储模块用于记录系统工作表；usart转usb模块用于将串口通讯协议通过usb口传输给上位机；人机交互模块用于系统参数的示出和控制。

17、优选的，还包括温度补偿控制模块，用于控制littman结构外腔激光器的谐振腔长度，以调整输出激光的波长。

18、优选的，还包括光栅位移调节模块，用于控制littman结构外腔激光器的光栅位置。

19、与现有技术相比，本实用新型能够取得如下有益效果：

20、本实用新型包括2个功率mosfet驱动模块，可以同时调节两路可变角度反射器联合振动，使两路可变角度反射器相互配合，使一级衍射光经过多次传播，等效增加了谐振腔长，可以获得较窄线宽的激射光谱，减少了可变角度反射器的摆动角度，提高了其谐振频率，实现了快速调谐波长。

21、本实用新型采用多个tec温度控制模块对激光器的可变角度反射器和半导体光放大单元进行同步控温，提高了激光器的温度稳定性；且设置有电流、电压和温度采集模块，可获取激光器的运行信息，可以保证激光器的长期稳定运行。

22、本实用新型设置有压控电流源模块和dc-dc电压转换电路，属于恒流源驱动，还设置有人机交互模块，通过其更容易观察和调整系统的运行状态。

技术特征：

1.一种littman结构外腔激光器的控制系统，其特征在于，包括：微处理控制模块、2个功率mosfet驱动模块、压控电流源模块、dc-dc电压转换电路和3个tec温度控制模块；

2.如权利要求1所述的littman结构外腔激光器的控制系统，其特征在于，所述微处理控制模块采用arm处理器或fpga可编程逻辑控制器。

3.如权利要求1所述的littman结构外腔激光器的控制系统，其特征在于，所述压控电流源模块包括：dac转换电路、adc转换电路、压控电流源电路、电流采样电路以及电压采样电路；

4.如权利要求3所述的littman结构外腔激光器的控制系统，其特征在于，所述dc-dc电压转换电路将12v直流升压为80-120v，为可变角度反射器提供电压；所述dc-dc电压转换电路将12v直流降压为5v，为所述tec温度控制模块提供电压；所述dc-dc电压转换电路将12v直流降压为-12v，为运算放大器提供电压。

5.如权利要求1所述的littman结构外腔激光器的控制系统，其特征在于，所述可变角度反射器为mems微扫描镜，所述半导体光放大单元为增益芯片。

6.如权利要求5所述的littman结构外腔激光器的控制系统，其特征在于，所述功率mosfet驱动模块包括栅极驱动ic芯片、功率mosfet输出电路和加速电路，栅极驱动ic芯片和加速电路用于控制功率mosfet的导通和关断，以控制所述可变角度反射器的振动。

7.如权利要求1所述的littman结构外腔激光器的控制系统，其特征在于，所述tec温度控制模块包括dac转换电路、adc转换电路、tec控制电路、电压采集电路、电流采集电路以及温度采集电路。

8.如权利要求5所述的littman结构外腔激光器的控制系统，其特征在于，还包括eeprom存储模块、usart转usb模块和人机交互模块，所述eeprom存储模块用于记录系统工作表；所述usart转usb模块用于将串口通讯协议通过usb口传输给上位机；所述人机交互模块用于系统参数的示出和控制。

9.如权利要求5所述的littman结构外腔激光器的控制系统，其特征在于，还包括温度补偿控制模块，用于控制littman结构外腔激光器的谐振腔长度，以调整输出激光的波长。

10.如权利要求5所述的littman结构外腔激光器的控制系统，其特征在于，还包括光栅位移调节模块，用于控制littman结构外腔激光器的光栅位置。

技术总结本技术涉及激光器控制系统技术领域，具体提供一种Littman结构外腔激光器的控制系统，采用恒流源供电方式，包括微处理控制模块、2个功率MOSFET驱动模块、压控电流源模块、DC‑DC电压转换电路和3个TEC温度控制模块，通过2个功率MOSFET驱动模块同时调节激光器的可变角度反射器，使一级衍射光经过多次传播，从而增加了谐振腔长，提高了谐振频率，实现了快速调谐波长；采用多个TEC温度控制模块对激光器的可变角度反射器和半导体光放大单元进行同步控温，提高了激光器的温度稳定性；此外，还设计了人机交互模块，便于系统状态的示出和系统参数的调整。技术研发人员：袁雨,葛济铭,陈泳屹,赵天野,张德晓,徐岩,彭航宇,佟存柱受保护的技术使用者：吉光半导体科技有限公司技术研发日：20231228技术公布日：2024/7/29