[發明專利]基于SoC FPGA的半導體激光器功率控制系統

有效

• 申請號: 202010094098.7
• 申請日: 2020-02-15
• 公開（公告）號: CN111276866B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 張麗;盧新碩;劉欣;鄧霄;崔麗琴;韓國華;林洪太
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H01S5/068
• 分類號: H01S5/068;H01S5/0683
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種基于SoC FPGA的半導體激光器功率控制系統，其特征在于包括：達林頓管(7)、采樣電阻(8)、AD轉換器、SoC FPGA、DA轉換器、加法器(3)和半導體激光器驅動電路，

半導體激光器驅動電路的輸出端通過達林頓管(7)與半導體激光器相連；達林頓管(7)的發射極通過采樣電阻(8)接地，在達林頓管(7)與采樣電阻(8)之間設置監測端口，監測端口與AD轉換器輸入端相連，AD轉換器的控制端與SoC FPGA相連，SoC FPGA包括FPGA和片上協同處理器，片上協同處理器與FPGA之間通過AXI總線相連，SoC FPGA的輸出端與DA轉換器的控制端相連，DA轉換器的輸出端分別通過第一轉換通道(1)和第二轉換通道(2)與加法器(3)相連，加法器(3)與半導體激光器驅動電路相連；第一轉換通道(1)用來輸送控制半導體激光器的驅動電壓，第二轉換通道(2)用來輸送控制半導體激光器的修正電壓；

當監測端口處的采樣電壓與理想驅動電壓的差值大于設定值時，片上協同處理器將采樣電壓與當前半導體激光器的驅動電壓的差值作為偏移量通過位置式PID計算，得到的運算結果返回FPGA，FPGA控制DA轉換器產生修正電壓，加法器(3)對驅動電壓和修正電壓求和，得到新的驅動電壓并輸入半導體激光器驅動電路，使得半導體激光器實際驅動電流達到輸出所需功率的精準值；

其中，位置式PID計算的計算公式為:其中，K_p為比例控制系數，為積分控制系數，T_D為微分控制系數，u(t)為PID的運算結果，e(t)為采樣電壓與當前半導體激光器的驅動電壓的差值。

2.根據權利要求1所述的基于SoC FPGA的半導體激光器功率控制系統，其特征在于：所述半導體激光器驅動電路包括RC濾波器(4)、電壓跟隨器(5)和PID控制回路(6)，電壓跟隨器(5)同相輸入端與所述加法器(3)的輸出端相連，電壓跟隨器(5)反相輸入端與RC濾波器(4)相連，RC濾波器(4)與PID控制回路(6)相連，PID控制回路(6)用于將所述達林頓管(7)的基極電壓控制在設定的電壓閾值。