[发明专利]控制激光二极管的光输出功率的方法、控制装置以及相关系统

说明书

本发明涉及光学粒子传感领域，特别是涉及一种控制激光二极管(10)的光输出功率的方法。提出了一种控制激光二极管(10)的光输出功率的方法，其中激光二极管与光电二极管(20)相关联，光电二极管将从激光二极管接收的光转换成光电二极管电流，该方法包括以下步骤：获得第一光修整参数，其指示在预定校准条件下激光二极管(10)在高于激光阈值的第一激光二极管电流下的第一光输出功率和激光二极管在不同于第一激光二极管电流的高于激光阈值的第二激光二极管电流下的第二光输出功率；获得第二电修整参数，其指示在预定校准条件下光电二极管电流相对激光二极管电流的光电二极管特性曲线；在低于激光阈值的第三激光二极管电流下测量第一光电二极管电流；在与第三激光二极管电流不同的低于激光阈值的第四激光二极管电流下测量第二光电二极管电流；基于对所述第一光电二极管电流和所述第二光电二极管电流的测量确定光电二极管电流相对激光二极管电流在激光阈值之下的斜率；基于第一光修整参数、第二电修整参数以及光电二极管电流相对激光二极管电流在激光阈值之下的斜率，控制激光二极管(10)在激光阈值之上的输出功率。

技术领域

本发明涉及光学粒子传感领域，特别是涉及一种控制激光二极管装置的光输出功率的方法。本发明还涉及相应的控制装置以及系统、特别是粒子传感器装置，该系统包括适于控制激光二极管的光输出功率的控制装置。

背景技术

DE102015207289A1和US9,857,287B2公开了一种粒子传感器设备。粒子传感器设备包括：光学发射器装置，该光学发射器装置配置为发射光辐射，使得其中可能存在至少一个粒子的体积是至少部分可照明的；光学检测器装置，其具有至少一个检测表面，该检测表面被在至少一个粒子上散射的光辐射的至少一部分撞击，关于撞击至少一个检测表面的光辐射的强度和/或强度分布的至少一个信息信号可被输出；以及一种评估装置，利用该评估装置可识别和输出关于粒子的存在、粒子数量、粒子密度和/或粒子的至少一种特性的信息项。该粒子传感器装置还包括至少一个透镜元件，其设置成使得发射的光辐射可聚焦到体积内的聚焦区域上。

光学粒子传感器设备可以包括具有集成光电二极管的VCSEL(垂直腔表面发射激光器)激光二极管。VCSEL是一种半导体激光二极管，其激光束从顶面垂直发射，与传统的边缘发射半导体激光器(也是面内激光器)相反，传统的边缘发射半导体激光器(也是面内激光器)从晶圆切出的单个芯片形成的表面发射。基于所谓的自混合干涉(SMI)技术，已知的光学粒子传感器设备允许获得关于粒子的存在以及可选地它们的速度的信息。

光学粒子传感器装置应该以明确定义的输出功率操作。一方面，为了获得高测量灵敏度，光输出功率应尽可能高。另一方面，光输出功率应该足够低以确保人眼安全操作。

然而，基于激光二极管的温度和激光二极管相对装置寿命的老化效应，在激光二极管以恒定激光二极管电流运行期间，光输出功率可能会改变。

因此，可能有必要在操作期间将实际输出功率控制到期望或目标输出功率、例如通过调节激光二极管电流来控制。激光二极管电流也可以称为驱动电流。原则上，激光二极管的光输出功率可以经由外部光反馈路径测量。然而，特别是对于小型化应用，例如集成在智能手机中的光学粒子传感器，这可能并不实用。

申请号为DE102018212687.9的德国专利申请公开了一种用于监测具有相关光电二极管的激光二极管的光输出功率的方法，以及一种粒子传感器装置。该申请描述了在操作期间基于激光二极管处以及光电二极管处的电流和/或电压测量值来监控激光二极管操作期间的光输出功率的一般想法。更准确地说，建议(a)在预定的激光二极管电流、例如10μA下执行在激光二极管处的电压测量，和(b)在不同设定的激光二极管电流下执行对光电二极管电流的若干次电流测量。

尽管其中公开的方法可能已经为监测激光二极管的光输出功率提供了非常好的性能，但是希望获得进一步改进且优选简化的方法来控制具有集成光电二极管的激光二极管的光输出功率。