[發明專利]一種可調諧激光器的控制電路及控制方法

在審

• 申請號: 201910537004.6
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110148878A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 姜明順;田園;張法業;張雷;隋青美
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01S3/091
• 分類號: H01S3/091;H01S5/042;G05D23/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種可調諧激光器的控制電路及控制方法，包括：輸出光波長調諧控制電路；所述輸出光波長調諧控制電路包括：依次連接的FPGA控制器、DA轉換芯片和壓控恒流電路；FPGA控制器輸出控制信號給DA轉換芯片，DA轉換芯片將接收到的控制信號轉換為電壓信號，并發送至壓控恒流電路，壓控恒流電路將電壓信號轉換為電流信號輸入到可調諧激光器；通過控制輸入到可調諧激光器的電流信號，能夠實現對可調諧激光器輸出光波長以及光功率的調諧。本發明有益效果：采用FPGA控制器和新型壓控恒流電路設計，激光器輸入電流精度高，切換速度快，穩定性好，實現可調諧激光器輸出光波長的快速穩定調諧。

技術領域

本發明涉及可調諧激光器技術領域，尤其涉及一種可調諧激光器的控制電路及控制方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

早在20世紀末，Yun.S.H等人就提出了基于波長可調諧激光器的光纖光柵解調理論，但一直受制于激光器的性能，該理論未被廣泛應用。近幾年，隨著激光器制造工藝不斷改進，高性能的可調諧激光器得以量產，使得基于波長可調諧激光器的光纖光柵傳感器波長解調系統成為研究熱點。

基于可調諧激光器法實現光纖光柵傳感器波長解調的核心器件是可調諧激光器，實現激光器輸出光波長快速調諧可以有效提高解調系統的解調頻率，但是，現有的激光器波長調諧控制方法存在控制精度較低，穩定性較差以及切換速度較慢的不足。

另一方面，控制激光器內部溫度適宜且恒定具有重要意義：一方面可以保護激光器內部模塊，延長激光器使用壽命。因為激光器工作時會有熱量產生，如果不對激光器內部溫度進行控制，長時間工作很可能導致激光器過熱而損壞激光器。另一方面，維持激光器內部溫度恒定，可以排除溫度對激光器輸出光波長的影響，進而保證激光器波長輸出準確性和穩定性。但是，目前的激光器溫度控制方式，在溫度調節速度和溫度調節穩定性上不能實現很好的兼顧，無法滿足可調諧激光器波長高速調諧時，需要快速穩定的溫度調節的要求。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種可調諧激光器的控制電路及控制方法，通過硬件PID電路搭建溫度閉環控制系統，實現激光器內部溫度快速穩定調節，通過設計新型壓控恒流電路保證輸入到激光器的電流精度高，切換速度快，穩定性好；實現了可調諧激光器輸出光波長的穩定快速調諧。

在一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種可調諧激光器的控制電路，包括：輸出光波長調諧控制電路；所述輸出光波長調諧控制電路包括：依次連接的FPGA控制器、DA轉換芯片和壓控恒流電路；

所述FPGA控制器輸出控制信號給DA轉換芯片，DA轉換芯片將接收到的控制信號轉換為電壓信號，并發送至壓控恒流電路，壓控恒流電路將電壓信號轉換為電流信號輸入到可調諧激光器；通過控制輸入到可調諧激光器的電流信號，能夠實現對可調諧激光器輸出光波長以及光功率的調諧。

進一步地，還包括溫度控制電路，所述溫度控制電路包括：依次連接的溫度設定電路、差值電壓計算電路、PID控制器和TEC控制器；

所述溫度設定電路提供可調諧激光器內部控制溫度所對應的參考電壓值信號，并將電壓值信號送至差值電壓計算電路；所述差值電壓計算電路計算上述電壓值與可調諧激光器內部反饋溫度對應的電壓值的差值；所述差值作為偏差信號送入PID控制器；所述PID控制器根據偏差信號對電壓值進行整定，整定后的電壓值輸入至TEC控制器；所述TEC控制器根據整定后的電壓值輸出激光器內部調節溫度所需的控制電流。

在另一些實施方式中，采用如下技術方案：