[發明專利]一種泵浦激光器驅動穩定系統

在審

• 申請號: 202011281958.4
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112397985A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 曾和平;王霄;李爽;胡夢云
• 申請（專利權）人: 華東師范大學重慶研究院;上海朗研光電科技有限公司;華東師范大學
• 主分類號: H01S3/131
• 分類號: H01S3/131;H01S3/0941;H01S3/00
• 代理公司: 安徽濰達知識產權代理事務所(普通合伙) 34166
• 代理人: 張蘭

本發明公開了一種泵浦激光器驅動穩定系統。該驅動穩定系統包括恒流穩定系統，恒溫穩定系統，功率檢測系統，環境檢測系統，和控制系統；恒流穩定系統包括電壓比較電路，開關保護電路，恒流驅動電路，恒溫穩定系統包括內部恒溫穩定電路和外部恒溫穩定電路。本發明具有以下有益效果：利用內置算法對主體整體穩定系統進行優化，從硬件電路上，軟件算法上對泵浦激光器進行了穩定控制，保護泵浦激光器避免過流，過壓，靜電的危害，提高泵浦激光器對環境變化的抵抗力，增強工作穩定性。

技術領域

本發明屬于泵浦激光器技術領域，具體設計泵浦激光器的驅動和穩定技術。

背景技術

泵浦激光器是一種理想的電光轉換器件，廣泛應用于光纖脈沖激光器，摻鉺光纖放大器，摻鐿光纖放大器中，具有很高的量子效率和泵浦效率，微小的電流和溫度變化將導致輸出光功率的較大變化。泵浦激光器是一種典型的電流驅動型器件，在實際應用過程中，要求泵浦激光器的驅動電流具有極低的電噪聲和較高的穩定性，驅動電流的不穩定會引起激光的強度噪聲，造成輸出激光光譜線寬的加寬。因此，高穩定性的泵浦驅動電流是輸出功率穩定的其一必要條件。同時，泵浦激光器作為典型的溫度升高，電阻減小的電流型器件，要求工作溫度工作較高的穩定狀態下，工作溫度的變化會引起泵浦激光器電流的波動，還會是泵浦激光器的閾值電流和量子效率發生變化。因此，泵浦激光器的工作溫度維持在恒定的，與室溫接近的條件下是另一必要條件。此外，泵浦激光器通常帶有穩定光柵，盡管穩定光柵是相對溫度不敏感器件，但是只是相對光頻而言，在進入超快光學領域，穩定光柵工作在穩定的工作溫度下，可以進一步的提高泵浦激光器的工作穩定性。所以，泵浦激光器的穩定工作為脈沖激光光源，光纖激光放大的穩定性提供了重要的作用。

泵浦激光器本身是一種容易損壞且較為昂貴的器件，瞬間的過壓和過流均可使泵浦激光器損壞，無法進行正常穩定的工作，通常，泵浦激光器通過內置半導體制冷器，結合外部的溫度穩定電路進行激光器的溫度控制，激光器溫度過高或者過低，均會影響泵浦激光器的使用壽命。因此驅動泵浦激光器時對溫度的穩定尤為重要。

同時泵浦激光器穩定工作也依賴于外部穩定光柵的工作狀態，現有的激光器驅動技術僅考慮到了泵浦激光器內殼的工作狀態，忽略了外部穩定光柵的工作狀態，忽略了外部環境溫度隨時間漂移與泵浦激光器工作的相互影響，在短期運行中，可以達到較高的穩定度，但長期運行中，仍存在工作狀態的變化，限制長期工作的穩定性。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供了一種泵浦激光器驅動穩定系統，利用該驅動穩定系統，實現對泵浦激光器的硬件穩定驅動和軟件穩定。具體技術方案如下：

一種泵浦激光器驅動穩定系統，泵浦激光器內含有激光二極管，半導體制冷器，激光探測器，尾部帶有穩定光柵，該驅動穩定系統包括恒流穩定系統，恒溫穩定系統，功率檢測系統，環境檢測系統，和控制系統

恒流穩定系統包括電壓比較電路，開關保護電路，恒流驅動電路；所述恒流驅動電路，所述開關保護電路與所述激光二極管連接；

恒流驅動電路接收一恒流控制電壓，根據所述恒流控制電壓輸出一恒定的驅動電流。所述開關保護電路接收一開關信號，通斷控制所述驅動電流是否通過所述激光二極管。

電壓比較電路接收一恒流設定電壓，一恒流算法電壓，以及一恒流反饋電壓，將所述恒流設定電壓，恒流算法電壓，以及恒流反饋電壓進行比較，根據比較結果輸出一恒流驅動電壓，輸出恒定的驅動電流。

恒溫穩定系統包括內部恒溫穩定電路和外部恒溫穩定電路，內部恒溫穩定電路與泵浦激光器內半導體制冷器連接，外部恒溫穩定電路與穩定光柵處半導體制冷器連接。

內部恒溫穩定電路接收一內部控制溫度參數，并根據內部控制溫度參數輸出一PWM溫控信號到泵浦激光器內半導體制冷器。外部恒溫穩定電路接收一外部控制溫度參數，并根據外部控制溫度參數輸出一PWM溫控信號到穩定光柵處半導體制冷器。