半导体激光器控制系统

本发明涉及激光器控制系统，具体为半导体激光器控制系统。

背景技术：

1、半导体激光器凭借电光转换效率高、体积小、调制速率高、寿命长、可与电器件进行单片集成等优势，在光通讯、材料加工、军事、医疗等领域中具有重要的作用，特别是在wdm-pon网络故障监测领域，半导体激光器控制系统将作为关键的监测光源，通过发送监测光脉冲识别光纤中的故障。半导体激光器控制系统的性能特性，如调制速率、输出波形的稳定性等直接关系到监测系统的动态范围、空间分辨率等核心技术指标。

2、然而在实际应用中，现有的半导体激光器控制系统在高调制速率下输出的脉冲波形不稳定、上升沿抖动、上升沿时间较长等问题普遍存在，这些问题限制了监测的长度和精度。

3、因此，有必要设计半导体激光器控制系统，能对半导体激光器进行有效控制。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了半导体激光器控制系统，其能对半导体激光器进行有效的控制，在高调制速率下，具有较高的功率、频率稳定性和快速、平滑的上升沿。

2、本发明解决技术问题采用如下技术方案：

3、半导体激光器控制系统，包括：上位机、串口通信模块、微控制器、脉冲控制芯片、半导体激光器、高频调制电路、脉冲发生电路、芯片供电电路和激光器供电电路；

4、其中，所述上位机通过串口通信模块向微控制器发送指令，微控制器将指令发送至相应的脉冲控制芯片，脉冲控制芯片接收到相应的指令后，对相应激光器进行控制，包括：控制注入电流大小、脉冲频率、开启或关闭时间；

5、所述串口通信模块，包括：上位机与微控制器的通信和微控制器与脉冲控制芯片的通信；

6、所述脉冲发生电路由去耦电容、半导体激光器和肖特基二极管组成；

7、所述芯片供电电路由供电电源和电容电阻串并联组成；

8、所述激光器由电源连接座和电容电阻串并联组成。

9、进一步地，所述上位机与微控制器的通信，用于上位机向微控制器发送指令，微控制器返回自身以及脉冲控制芯片的状态信息；所述微控制器与脉冲控制芯片的通信，用于微控制器向脉冲控制芯片发送上位机的指令，脉冲控制芯片返回执行信息。

10、进一步地，所述高频电路包括：sma连接座和接地电阻；当脉冲控制芯片通过sma连接座接收到高频调制信号后，对与脉冲控制芯片相连接的激光器的输出脉冲频率进行调制；当未接收到调制信号时，sma连接座端口为低电平状态，此时调制频率为0，激光器的注入电流为直流。

11、进一步地，所述脉冲发生电路用于控制激光器的开启和关闭和注入电流的大小，并根据高频调制模块接收到的信号速率，调制激光器速率。

12、进一步地，所述芯片供电电路用于为片上系统供电，确保高速调制下的控制系统电源电压和调制信号稳定运行。

13、进一步地，采用激光器单独供电方案，激光器供电电源始终处于5v状态，当芯片未工作或者iout端口处于关闭状态时，激光器两端电压均为5v，电压差为0，无电流经过激光器；当脉冲控制芯片接收到开启激光器并输出脉冲指令后，端口开启，此时激光器两端将产生电压差，激光器注入电流大小将由脉冲控制芯片控制。

14、相比于现有技术，本发明的有益效果如下：

15、1、本发明的半导体激光器控制系统所需芯片数量少，利用效率高，复杂度低；

16、2、通过优化调制电路和激光供电电路，确保了激光器在高速调制下的上升沿平滑性、稳定性、快速性。

技术特征：

1.半导体激光器控制系统，其特征在于，包括：上位机、串口通信模块、微控制器、脉冲控制芯片、半导体激光器、高频调制电路、脉冲发生电路、芯片供电电路和激光器供电电路；

2.根据权利要求1所述的半导体激光器控制系统，其特征在于，所述上位机与微控制器的通信，用于上位机向微控制器发送指令，微控制器返回自身以及脉冲控制芯片的状态信息；所述微控制器与脉冲控制芯片的通信，用于微控制器向脉冲控制芯片发送上位机的指令，脉冲控制芯片返回执行信息。

3.根据权利要求1所述的半导体激光器控制系统，其特征在于：所述高频电路包括：sma连接座和接地电阻；当脉冲控制芯片通过sma连接座接收到高频调制信号后，对与脉冲控制芯片相连接的激光器的输出脉冲频率进行调制；当未接收到调制信号时，sma连接座端口为低电平状态，此时调制频率为0，激光器的注入电流为直流。

4.根据权利要求1所述的半导体激光器控制系统，其特征在于：所述脉冲发生电路用于控制激光器的开启和关闭和注入电流的大小，并根据高频调制模块接收到的信号速率，调制激光器速率。

5.根据权利要求1所述的半导体激光器控制系统，其特征在于：所述芯片供电电路用于为片上系统供电，确保高速调制下的控制系统电源电压和调制信号稳定运行。

6.根据权利要求1所述的半导体激光器控制系统，其特征在于：采用激光器单独供电方案，激光器供电电源始终处于5v状态，当芯片未工作或者iout端口处于关闭状态时，激光器两端电压均为5v，电压差为0，无电流经过激光器；当脉冲控制芯片接收到开启激光器并输出脉冲指令后，端口开启，此时激光器两端将产生电压差，激光器注入电流大小将由脉冲控制芯片控制。

技术总结本发明涉及半导体激光器控制系统，包括：上位机、串口通信模块、微控制器、脉冲控制芯片、半导体激光器、高频调制电路、脉冲发生电路、芯片供电电路和激光器供电电路；上位机通过串口通信与微控制器进行指令交互，微控制器根据上位机指令驱动相应的脉冲控制芯片，通过脉冲控制芯片对每个激光器进行单独的控制，包括控制注入电流大小、脉冲频率、开启或关闭时间。本发明的半导体激光器控制系统所需芯片数量少，利用效率高，复杂度低；通过优化电路设计，确保了在高速调制下信号传输的质量和传输效率，保证了波形稳定性，具有动态响应快、上升沿平滑等特点。技术研发人员：李培丽,孙琳受保护的技术使用者：南京邮电大学技术研发日：技术公布日：2024/8/20