[发明专利]半导体激光器驱动电流电路及输出频率实时反馈方法

权利要求书

1.一种半导体激光器驱动电流电路，其特征在于，包括单片机处理器MCU、数模转换器DAC、buffer电路、基准源、模拟加法器、运放跟随器、半导体激光器管芯、第一1x2耦合器、激光器频率检测装置，所述MCU通过指令控制所述DAC的输出电压，所述输出电压通过所述buffer电路后增加电压输出驱动能力，所述模拟加法器将所述基准源输出电压V_REF与所述buffer电路的输出电压做加法后输入到所述运放跟随器，所述运放跟随器用于电压-电流转换，其输出的电流作为所述半导体激光器驱动电流输入，所述半导体激光器管芯在驱动电流驱动下输出激光，经过所述1x2耦合器后，一路信号光作为激光器输出，另一路信号光作为反馈回路输入到所述激光器频率检测装置，通过所述激光器频率检测装置验证频率控制值是否与设置值有偏差，随后输入到所述MCU中对电流设置值进行实时反馈，使得激光器输出频率控制在设置值处；

其中，所述的激光器频率检测装置包括声光移频器、第二1x2耦合器、光功率计、准直系统、F-P腔、光电探测器、信号发生器、示波器、锁相放大器，信号光输入到所述的激光器频率检测装置，首先经过所述声光移频器后传输到所述第二1x2耦合器后，一路光输入到所述光功率计进行光功率监测，另一路光通过所述准直系统进行准直，随后进入腔长正弦调制后的F-P腔发生多光束干涉增强，透射输出由所述光电探测接收并转换成电压信号，所述光电探测器将所述F-P腔透射谱输出电信号输入到所述锁相放大器中进行同步解调，输出值即为激光器频率实际值f与设置值f₀误差信号Δf成正比的电压信号ΔV；

其中，F-P腔施加的腔长正弦调制信号为L＝L₀+L₁sin(2πf_mt)，其中L₀为F-P腔静止腔长，L₁为腔长正弦调制信号幅值，其大小由信号发生器提供的正弦信号电压幅值V_m和腔长调制系数K_m决定，且满足L₁＝V_m/K_m，f_m为腔长正弦调制信号频率，在腔长正弦调制下F-P腔透射输出I_t为：

其中I₀为输入光强，F为F-P腔精细度，n为腔内介质折射率，f为激光器频率，c为光速，利用锁相放大器对透射输出I_t中f_m分量进行提取，解调结果可表示为：

ΔV＝G_t·P₀·Δf (2)

其中电压信号ΔV反应了激光器频率误差信号Δf，G_t为锁相放大器增益系数，P₀为锁相放大器输入光功率值。

2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器驱动电流电路，其特征在于，所述数模转换器DAC位数为12位，其最大输出数字量为0xFFF，最小输出数字量为0x000。

3.根据权利要求1所述的一种半导体激光器驱动电流电路，其特征在于，通过所述buffer电路后增加电压输出驱动能力，其满量程电压输出范围为0～V_FS。

4.根据权利要求1所述的一种半导体激光器驱动电流电路，其特征在于，所述模拟加法器的最大输出电压为V_REF+V_FS，对应DAC输入数字量为0xFFF，最小输出电压为V_REF，对应DAC输入数字量为0x000。

5.根据权利要求1所述的一种半导体激光器驱动电流电路，其特征在于，所述运放跟随器通过阻值为R_S的采样电阻将所述模拟加法器输出电压值转换成半导体激光器驱动电流。

6.根据权利要求1所述的一种半导体激光器驱动电流电路，其特征在于，所述半导体激光器驱动电流的改变范围为：V_REF/R_S～(V_REF+V_FS)/R_S。