[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

说明书

本发明公开了一种半导体激光器驱动电流电路及输出频率实时反馈方法，该装置包括：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、半导体激光管芯、1x2耦合器、激光器频率检测装置；其中，MCU控制DAC输入数字量，改变其输出电压；通过buffer电路后增加电压输出驱动能力；模拟加法器将基准源电压与DAC输出电压做加法后输入到运放跟随器；运放跟随器作用为电压‑电流转换，作为激光器驱动电流输入；半导体激光器管芯在驱动电流驱动下输出激光，经过1x2耦合器后，一路作为激光器输出，另一路作为反馈回路输入到激光器频率检测装置中，通过MCU控制驱动电流设置值进行实时反馈，使得激光器输出频率快速精准控制在设置值处。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种半导体激光器驱动电流电路及输出频率实时反馈方法。

背景技术

半导体激光器具有线宽窄、频率稳定性高、可调谐、驱动电路简单以及易于集成化等优势，广泛应用于各类传感光纤系统中。例如，在谐振式光纤陀螺系统中，通过控制半导体激光器输出频率实现闭环反馈，同时对输出频率进行扫频以获得谐振输出性能，因此需要稳定的驱动电路来精确控制半导体激光器输出频率。

半导体激光器驱动电路主要由恒流源驱动和温控电路组成，稳定的恒流源以及精密快速的温控电路是保证半导体激光器输出性能稳定的关键。但在很多应用场合中，如谐振式光纤陀螺系统，需要对激光器输出频率进行控制，有时需要进行扫频操作获取谐振输出曲线。因此在设计半导体激光器驱动电路时需要考虑到频率可调谐功能，而传统驱动电路设计方案中仅能保证波长固定下激光输出，无法满足频率可调谐功能。同时，利用光谱仪对激光器输出波长检测的精度为0.01nm，对应频率检测精度为1.25GHz(中心波长为1550nm)，无法满足在应用中对激光器输出频率进行实时监测、控制要求。

综上，传统方案中存在激光器输出频率不可调谐，以及无法对输出频率实时监控、反馈来精确控制激光器频率的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种半导体激光器驱动电流电路及输出频率实时反馈方法，以解决传统方案中无法对激光器输出频率进行精确控制，更无法对输出频率实时监控、反馈来精确控制激光器频率的技术问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种半导体激光器驱动电流电路，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，其输出的电路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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。