[發明專利]一種控制寬帶光源光強穩定的方法與裝置

有效

• 申請號: 201410036281.6
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103781253A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 凌六一;黃友銳;曲立國;唐超禮;徐善永;韓濤;陳珍萍
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及一種光源光強控制的方法與裝置，更具體地說是一種控制寬帶光源光強穩定的方法與裝置。

背景技術

光譜探測技術是利用物質在相應波段內的特征吸收來確定物質的種類和含量的技術，如差分吸收光譜技術、寬帶腔增強吸收光譜技術、激光誘導熒光光譜技術、激光誘導擊穿光譜技術等。基于光譜探測技術的探測系統，光源是其中必不可少的光學器件。從光源的帶寬來看，該技術使用的光源主要有兩大類：一類是寬帶光源，如氙弧燈、氘燈等；另一類是窄帶光源，以激光光源為主。控制光源光強穩定，對于某些光譜探測技術來說至關重要，它可以提高系統的探測靈敏度和精度。現有的一種光源光強穩定方法是通過控制光源電流或功率恒定，但隨著光源的老化，光源發光效率會降低，相同的工作條件下光源光強也會不同；另一種方法是光反饋控制技術，它通過光電探測器檢測光源輸出光強的變化來調節光源工作電流或功率，從而實現光源輸出光強穩定的目的，這種控制技術主要用于激光這樣的窄帶光源。對于寬帶光源，其光譜強度和波長穩定性受工作條件影響較大，由于現有光反饋控制技術中光電探測器檢測到的反饋信號是一定帶寬（由光源帶寬和光電探測器帶寬決定）內所有波長處光強信號的累加，因此反饋信號不變化并不表示某波長處的光強與之前相比是穩定的，也就是說現有的光反饋控制技術用于控制寬帶光源光強穩定存在較大誤差。

發明內容

本發明的目的是針對寬帶光源光強穩定控制的現有技術中存在較大誤差的問題，提供了一種控制寬帶光源光強穩定的方法與裝置。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種控制寬帶光源光強穩定的方法，利用聚集透鏡和一分二型光纖束收集寬帶光源發射的部分光作為反饋光，通過中心波長間隔分布在寬帶光源輻射波段內或探測系統測量波段內的窄帶帶通濾光片組，將該反饋光按時間先后次序分成若干個波段，使用光電探測器接收濾光之后的反饋光，從而得到多個波長處的反饋光信號，初次采集的各波長反饋光信號作為期望反饋光信號，之后采集的各波長處的反饋光信號，作為當前反饋光信號，將當前反饋光信號與各自波長處的期望反饋光信號進行比較，計算出各自差值；以所有差值的均方根作為總差值的數值，以所有差值算術平均值的正負符號作為總差值的正負符號；控制系統根據總差值輸出一電壓控制信號給光源驅動裝置，從而調整光源輸出光強；反復進行反饋光收集、濾光、探測、計算總差值、調整光源輸出光強等操作，致使總差值趨近零即光源光強趨于穩定。

一種控制寬帶光源光強穩定的裝置，主要由寬帶光源、透鏡、一分二型光纖束、濾光輪，直流電機及其驅動電路、位置檢測電路、光電轉換電路、電壓放大電路、單片機控制系統等組成；一種控制寬帶光源光強穩定的裝置，其特征在于：包括寬帶光源、透鏡、一分二型光纖束、濾光輪，直流電機及其驅動電路、位置檢測電路、光電轉換電路、電壓放大電路、單片機控制系統等，其中：

所述寬帶光源后方的光路中設置透鏡和一分二型光纖束，所述的透鏡匯聚寬帶光源發射的光到一分二型光纖束，所述的一分二型光纖束有一個接收端和兩個發射端，接收端收集寬帶光源發射的光，一個發射端輸出反饋光，另一個發射端輸出光譜測量光；輸出的反饋光直接作用到濾光輪上，所述的濾光輪，是通過在由直流電機驅動的圓盤邊緣均勻地設置若干個窄帶帶通濾光片形成的，帶通濾光片的中心波長均勻地分布在寬帶光源的輻射波段內或者是分布探測系統的測量波段內，且各帶通濾光片按照其中心波長遞減或遞增次序進行設置；該反饋光被所述的濾光輪按時間先后次序分成若干個波段并被光電轉換裝置接收，所述的光電轉換電路，是由光電二極管及其偏置電源電路組成，偏置電源電路提供光電二極管反向偏置電流，光電二極管檢測各個濾光片通道的反饋光信號，并將其轉換成電流信號，電流信號在經過負載電阻轉化成電壓信號并經過電壓放大電路后輸送到單片機控制系統；所述的電壓放大電路，由低噪聲運算放大器和電阻電容器件等構成，用于將光電轉換電路輸出的電壓信號進行放大，以滿足單片機控制系統中A/D轉換的采樣電壓大小；

在濾光輪和單片機控制系統的直接連接之間設置有位置檢測電路，所述的位置檢測電路，由光電開關構成；

所述的單片機控制系統，由其最小系統、A/D采樣轉換電路、D/A轉換電路以及撥碼開關組成；