一种数字式激光泵浦源制造技术

本发明专利技术的一种数字式激光泵浦源属于电子设备技术领域，结构有电流驱动模块(9)、温度控制模块(12)、激光器模块(15)和前面板(16)，其特征在于，结构还有单片机模块(1)、显示模块(2)、指示灯模块(3)、按键模块(4)、编码器模块(5)、PC通信模块(6)、软启动模块(7)、第一数模转换模块(8)、功率取样模块(10)、第二数模转换模块(11)、温度取样模块(13)和模数转换模块(14)。本发明专利技术基于单片机控制，具有功能丰富、升级方便、可程控等优点，且本发明专利技术还有超温报警和软启动等功能，安全性高，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子设备
，特别涉及一种数字式激光泵浦源装置。
技术介绍
光纤激光器以其低阈值、高功率、高光束质量、可靠性好、结构紧凑和散热性好等诸多优点，广泛应用于激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻、激光打标、激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备等领域。光纤激光器是利用掺稀土元素光纤作为增益介质的激光器。光纤激光器在光纤放大器的基础上开发而来，由泵浦源、稀土元素掺杂光纤、谐振腔三个基本要素组成，其工作原理是：泵浦源产生的泵浦波长上的光子被掺杂光纤吸收，使其中的稀土元素离子跃迁到较高的能级，形成粒子数反转；在自发或受激的条件下，稀土元素离子由高能级回到低能级并同时释放出相应能量的光子；在光纤激光器的光纤谐振腔中上述过程构成正反馈，从而形成激光振荡输出。在光纤激光器中，必须由一个激光泵浦源为整个光纤激光器提供能量源，作为光纤激光器的核心部分，泵浦源最主要的技术指标主是输出激光的稳定度，在各种激光产生电路中，由蝶形激光器模块和电流驱动器、温度控制器组成的系统由于其使用方便、功能丰富、稳定性高、易于集成等优点被广泛使用，与本专利技术最接近的现有技术是本课题组于2014年申请的专利技术专利“一种高稳定度光纤激光器泵浦源”，申请号为2014103102505，该文献中，以蝶形激光器模块为发光源，由稳定性很高的恒流驱动器和恒温控制器对其进行驱动和控温，除蝶形激光器模块进行控温外，对系统其它部分核器件也进行了控温，有效地提高了输出激光的稳定度。但专利2014103102505所公开的技术完全是基于模拟电路实现的，这种电路存在诸多缺点，功能比较单一，只能单机工作，无法利用微机进行程控，而且一旦发现系统存在不足需要升级换代时，只能重新设计及制作硬件电路，使得系统的可扩展及灵活性受到极大的限制。另外，专利2014103102505中所使用的电流驱动电路也存在固有缺陷：激光器模块属于光电转换装置，总是存在一定的转换延迟，及输出光功率和驱动电流之间存在一定的相位差，而该专利中所用的驱动器的功率反馈采用的是简单的线性比例的反馈方式，当系统处于静态工作状态时能够正常工作，也能保证很高的稳定度，但当系统处于动态工作时，比如需要频繁改变输出功率时，这种线性比例反馈方式便无法保证系统的稳定性以及响应速度了。因此，目前已公开的激光源技术还需要进一步完善。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服
技术介绍
中的不足，提供一种基于单片机控制的数字式激光泵浦源。本专利技术的技术问题通过以下技术方案解决：一种数字式激光泵浦源，结构有电流驱动模块9、温度控制模块12、激光器模块15和前面板16，其特征在于，结构还有单片机模块1、显示模块2、指示灯模块3、按键模块4、编码器模块5、PC通信模块6、软启动模块7、第一数模转换模块8、功率取样模块10、第二数模转换模块11、温度取样模块13和模数转换模块14；所述的单片机模块1的结构为，单片机U1的电源端和接地端分别接+5V电源和数字地，电源端还通过电容C1接数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C2和电容C3接数字地，端口P00～端口P07分别通过电阻R1～电阻R8接+5V电源，所述的单片机U1的型号是STC89C51。所述的显示模块2的结构为，显示屏U2的端口D0～端口D7分别接单片机U1的端口P00～端口P07，显示屏U2的端口EN、端口R/W和端口RS分别接单片机U1的端口P10、端口WR和端口RD，显示屏U2的端口VL和端口BL-接数字地，端口BL+接滑动变阻器W1的滑线端，端口VDD和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口VDD和端口VSS之间还接有电容C4，滑动变阻器W1的一端接+5V电源，另一端接数字地，所述的显示屏U2的型号为LCD1602；所述的指示灯模块3的结构为，电阻R13和电阻R14的一端共同接单片机U1的端口P11，另一端分别接场效应管Q1和场效应管Q2的栅极，电阻R15和电阻R16的一端分别接单片机U1的端口P12和端口P13，另一端分别接场效应管Q3和场效应管Q4的栅极，场效应管Q1的漏极接模拟地，源极接电阻R9的一端，场效应管Q2～场效应管Q4的源极均接模拟地，漏极分别接电阻R10～电阻R12的一端，电阻R9～电阻R12的另一端分别接发光二极管D1～发光二极管D4的阴极，发光二极管D1～发光二极管D4的阳极均接+12V电源；所述的按键模块4的结构为，开关S1～开关S6的一端与电容C5～电容C10的一端均接数字地，开关S1～开关S6的另一端分别接电容C5～电容C10的另一端，还分别接电阻R17～电阻R22的一端，还分别接施密特触发器U3A～施密特触发器U3F的输入端，电阻R17～电阻R22的另一端均接5V电源，施密特触发器U3A～施密特触发器U3F的输出端分别接单片机U1的端口P14～端口P17、端口P20～端口P21共6个端口；所述的编码器模块5的结构为，旋转编码器Encoder1的1脚接电阻R23的一端、电容C11的一端和施密特触发器U4A的输入端，2脚接电阻R24的一端、电容C12的一端和施密特触发器U4B的输入端，3脚接数字地，电阻R23和电阻R24的另一端均接+5V电源，电容C11和电容C12的另一端均接数字地，施密特触发器U4A和施密特触发器U4B的输出端分别接单片机U1的中断口INT0和中断口INT1；所述的PC通信模块6的结构为，电平转换芯片U15的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口V+通过电容C13接+5V电源，端口V-通过电容C14接数字地，端口C1+和端口C1-之间接电容C15，端口C2+和端口C2-之间接电容C16，端口T1IN和端口R1OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分别接D形接口J1的3脚和2脚，D形接口J1的5脚接数字地，所述的电平转换芯片U15的型号是MAX232，D形接口J1是一个9针D形接口；所述的软启动模块7的结构为，电阻R25的一端接单片机U1的端口P22，另一端接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极接+5V电源，集电极接电阻R26的一端、电容C17的一端和场效应管Q6的栅极，电阻R26和电容C17的另一端均接模拟地，场效应管Q6的源极接模拟地，漏极记为端口SoftStart，与电流驱动模块9的端口SoftStart_in相连；所述的第一数模转换模块8的结构为，数模转换器U6的数字信号输入端口与单片机U1的端口P0相连，数模转换器U6的端口BYTE1/BYTE2与单片机U1的端口P23相连，数模转换器U5的端口CS与单片机U1的端口P24相连，数模转换器U5的端口WR1、端口WR2均与单片机U1的端口WR相连，端口XFER与单片机U1的端口RD相连，数模转换器U6的电源端接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND和端口Iout2接模拟地，端口Rfb通过可调电阻W2接模拟地，端口Iout1接运放U7A的同相输入端，运放U7A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端之间接电阻R27，反相输入端还通过电阻R2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字式激光泵浦源，结构有电流驱动模块(9)、温度控制模块(12)、激光器模块(15)和前面板(16)，其特征在于，结构还有单片机模块(1)、显示模块(2)、指示灯模块(3)、按键模块(4)、编码器模块(5)、PC通信模块(6)、软启动模块(7)、第一数模转换模块(8)、功率取样模块(10)、第二数模转换模块(11)、温度取样模块(13)和模数转换模块(14)；所述的单片机模块(1)的结构为，单片机U1的电源端和接地端分别接+5V电源和数字地，电源端还通过电容C1接数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C2和电容C3接数字地，端口P00～端口P07分别通过电阻R1～电阻R8接+5V电源，所述的单片机U1的型号是STC89C51；所述的显示模块(2)的结构为，显示屏U2的端口D0～端口D7分别接单片机U1的端口P00～端口P07，显示屏U2的端口EN、端口R/W和端口RS分别接单片机U1的端口P10、端口WR和端口RD，显示屏U2的端口VL和端口BL‑接数字地，端口BL+接滑动变阻器W1的滑线端，端口VDD和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口VDD和端口VSS之间还接有电容C4，滑动变阻器W1的一端接+5V电源，另一端接数字地，所述的显示屏U2的型号为LCD1602；所述的指示灯模块(3)的结构为，电阻R13和电阻R14的一端共同接单片机U1的端口P11，另一端分别接场效应管Q1和场效应管Q2的栅极，电阻R15和电阻R16的一端分别接单片机U1的端口P12和端口P13，另一端分别接场效应管Q3和场效应管Q4的栅极，场效应管Q1的漏极接模拟地，源极接电阻R9的一端，场效应管Q2～场效应管Q4的源极均接模拟地，漏极分别接电阻R10～电阻R12的一端，电阻R9～电阻R12的另一端分别接发光二极管D1～发光二极管D4的阴极，发光二极管D1～发光二极管D4的阳极均接+12V电源；所述的按键模块(4)的结构为，开关S1～开关S6的一端与电容C5～电容C10的一端均接数字地，开关S1～开关S6的另一端分别接电容C5～电容C10的另一端，还分别接电阻R17～电阻R22的一端，还分别接施密特触发器U3A～施密特触发器U3F的输入端，电阻R17～电阻R22的另一端均接5V电源，施密特触发器U3A～施密特触发器U3F的输出端分别接单片机U1的端口P14～端口P17、端口P20～端口P21共6个端口；所述的编码器模块(5)的结构为，旋转编码器Encoder1的1脚接电阻R23的一端、电容C11的一端和施密特触发器U4A的输入端，2脚接电阻R24的一端、电容C12的一端和施密特触发器U4B的输入端，3脚接数字地，电阻R23和电阻R24的另一端均接+5V电源，电容C11和电容C12的另一端均接数字地，施密特触发器U4A和施密特触发器U4B的输出端分别接单片机U1的中断口INT0和中断口INT1；所述的PC通信模块(6)的结构为，电平转换芯片U15的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口V+通过电容C13接+5V电源，端口V‑通过电容C14接数字地，端口C1+和端口C1‑之间接电容C15，端口C2+和端口C2‑之间接电容C16，端口T1IN和端口R1OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分别接D形接口J1的3脚和2脚，D形接口J1的5脚接数字地，所述的电平转换芯片U15的型号是MAX232，D形接口J1是一个9针D形接口；所述的软启动模块(7)的结构为，电阻R25的一端接单片机U1的端口P22，另一端接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极接+5V电源，集电极接电阻R26的一端、电容C17的一端和场效应管Q6的栅极，电阻R26和电容C17的另一端均接模拟地，场效应管Q6的源极接模拟地，漏极记为端口SoftStart，与电流驱动模块(9)的端口SoftStart_in相连；所述的第一数模转换模块(8)的结构为，数模转换器U6的数字信号输入端口与单片机U1的端口P0相连，数模转换器U6的端口BYTE1/BYTE2与单片机U1的端口P23相连，数模转换器U5的端口CS与单片机U1的端口P24相连，数模转换器U5的端口WR1、端口WR2均与单片机U1的端口WR相连，端口XFER与单片机U1的端口RD相连，数模转换器U6的电源端接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND和端口Iout2接模拟地，端口Rfb通过可调电阻W2接模拟地，端口Iout1接运放U7A的同相输入端，运放U7A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端之间接电阻R27，反相输入端还通过电阻R28接模拟地，数模转换器U6的参考电压输入端Vref记为端口Vref_in1，接模数转换模块(1...

【技术特征摘要】
1.一种数字式激光泵浦源，结构有电流驱动模块(9)、温度控制模块(12)、激光器模块(15)和前面板(16)，其特征在于，结构还有单片机模块(1)、显示模块(2)、指示灯模块(3)、按键模块(4)、编码器模块(5)、PC通信模块(6)、软启动模块(7)、第一数模转换模块(8)、功率取样模块(10)、第二数模转换模块(11)、温度取样模块(13)和模数转换模块(14)；所述的单片机模块(1)的结构为，单片机U1的电源端和接地端分别接+5V电源和数字地，电源端还通过电容C1接数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C2和电容C3接数字地，端口P00～端口P07分别通过电阻R1～电阻R8接+5V电源，所述的单片机U1的型号是STC89C51；所述的显示模块(2)的结构为，显示屏U2的端口D0～端口D7分别接单片机U1的端口P00～端口P07，显示屏U2的端口EN、端口R/W和端口RS分别接单片机U1的端口P10、端口WR和端口RD，显示屏U2的端口VL和端口BL-接数字地，端口BL+接滑动变阻器W1的滑线端，端口VDD和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口VDD和端口VSS之间还接有电容C4，滑动变阻器W1的一端接+5V电源，另一端接数字地，所述的显示屏U2的型号为LCD1602；所述的指示灯模块(3)的结构为，电阻R13和电阻R14的一端共同接单片机U1的端口P11，另一端分别接场效应管Q1和场效应管Q2的栅极，电阻R15和电阻R16的一端分别接单片机U1的端口P12和端口P13，另一端分别接场效应管Q3和场效应管Q4的栅极，场效应管Q1的漏极接模拟地，源极接电阻R9的一端，场效应管Q2～场效应管Q4的源极均接模拟地，漏极分别接电阻R10～电阻R12的一端，电阻R9～电阻R12的另一端分别接发光二极管D1～发光二极管D4的阴极，发光二极管D1～发光二极管D4的阳极均接+12V电源；所述的按键模块(4)的结构为，开关S1～开关S6的一端与电容C5～电容C10的一端均接数字地，开关S1～开关S6的另一端分别接电容C5～电容C10的另一端，还分别接电阻R17～电阻R22的一端，还分别接施密特触发器U3A～施密特触发器U3F的输入端，电阻R17～电阻R22的另一端均接5V电源，施密特触发器U3A～施密特触发器U3F的输出端分别接单片机U1的端口P14～端口P17、端口P20～端口P21共6个端口；所述的编码器模块(5)的结构为，旋转编码器Encoder1的1脚接电阻R23的一端、电容C11的一端和施密特触发器U4A的输入端，2脚接电阻R24的一端、电容C12的一端和施密特触发器U4B的输入端，3脚接数字地，电阻R23和电阻R24的另一端均接+5V电源，电容C11和电容C12的另一端均接数字地，施密特触发器U4A和施密特触发器U4B的输出端分别接单片机U1的中断口INT0和中断口INT1；所述的PC通信模块(6)的结构为，电平转换芯片U15的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口V+通过电容C13接+5V电源，端口V-通过电容C14接数字地，端口C1+和端口C1-之间接电容C15，端口C2+和端口C2-之间接电容C16，端口T1IN和端口R1OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分别接D形接口J1的3脚和2脚，D形接口J1的5脚接数字地，所述的电平转换芯片U15的型号是MAX232，D形接口J1是一个9针D形接口；所述的软启动模块(7)的结构为，电阻R25的一端接单片机U1的端口P22，另一端接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极接+5V电源，集电极接电阻R26的一端、电容C17的一端和场效应管Q6的栅极，电阻R26和电容C17的另一端均接模拟地，场效应管Q6的源极接模拟地，漏极记为端口SoftStart，与电流驱动模块(9)的端口SoftStart_in相连；所述的第一数模转换模块(8)的结构为，数模转换器U6的数字信号输入端口与单片机U1的端口P0相连，数模转换器U6的端口BYTE1/BYTE2与单片机U1的端口P23相连，数模转换器U5的端口CS与单片机U1的端口P24相连，数模转换器U5的端口WR1、端口WR2均与单片机U1的端口WR相连，端口XFER与单片机U1的端口RD相连，数模转换器U6的电源端接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND和端口Iout2接模拟地，端口Rfb通过可调电阻W2接模拟地，端口Iout1接运放U7A的同相输入端，运放U7A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端之间接电阻R27，反相输入端还通过电阻R28接模拟地，数模转换器U6的参考电压输入端Vref记为端口Vref_in1，接模数转换模块(14)中的端口V_refer，运放U7A的输出端记为端口I_ctr，与电流驱动模块(9)中的端口I_ctr_in相连；所述的数模转换器U6的型号是DAC1232LCJ；所述的电流驱动模块(9)的结构为，电阻R29的一端记为端口I_ctr_in，另一端接运放U7B的同相输入端，并记为端口SoftStart_in，运放U7B的反相输入端和输出端之间接电容C18，输出端接场效应管Q7的栅极，场效应管Q7的漏极接+12V电源，源极接激光器模块(15)的端口LD+，运放U7B的反相输入端接电阻R30的一端和电阻R31的一端，电阻R30的另一端接+12V电源，电阻R31的另一端接运放U8A的输出端和可调电阻W3的一端，并作为电流驱动模块的电流反馈端，记为端口I_F，接模数转换模块(14)中的端口I_F_in，可调电阻W3的另一端接电阻R32的一端，电阻R32的另一端接电阻R33的一端和运放U8A的反相输入端，电阻R33的另一端接模拟地，运放U8A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，同相输入端接电阻R34的一端，电阻R34的另一端接电阻Rs1的一端，还接激光器模块(15)的端口LD-，电阻Rs1的另一端接模拟地；所述的功率取样模块(10)的结构为，运放U8B的反相输入端和输出端之间接电阻R36，同相输入端接电阻R35的一端，还接激光器模块(15)的端口PD+，电阻R35的另一端接运放U9A的同相输入端，还接激光器模块(15)的端口PD-，运放U9A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端通过电阻R38接模拟地，反相输入端和输出端之间接电阻R39，反相输入端还接电阻R40的一端，电阻R40的另一端接电阻R37的一端和运放U8B反相输入端，电阻R37的另一端接运放U9A的输出端，运放U8B的输出端作为功率反馈端，记为端口P_F，接模数转换模块(14)中的端口P_F_in；所述的第二数模转换模块(11)的结构为，数模转换器U10的数字信号输入端口与单片机U1的端口P0相连，数模转换器U10的端口BYTE1/BYTE2与单片机U1的端口P23相连，数模转换器U10的端口CS与单片机U1的端口P25相连，数模转换器U10的端口WR1、端口WR2均与单片机U1的端口WR相连，端口XFER与单片机U1的端口RD相连，数模转换器U10的电源端接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND和端口Iout2接模拟地，端口Rfb通过可调电阻W4接模拟地，端口Iout1接运放U9B的同相输入端，运放U9B的反相输入端和输出端之间接电阻R41，反相输入端还通过电阻R42接模拟地，数模转换器U10的参考电压输入端Vref记为端口Vref_in2，接模数转换模块(14)中的端口V_refer，运放U9B...

【专利技术属性】
技术研发人员：汝玉星，田小建，单江东，吴戈，高博，高福斌，李尚，安明，梁雪，刘大恺，马春阳，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22