一种宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动装置，提供稳定可靠的激光用于射线探测器现场标定，所述的驱动装置包括：铝材料支撑结构，选用带光敏反馈输出的激光二级管作为激光源，对光敏反馈信号PD进行采样来实时监测激光二极管发光强度，光敏反馈信号PD为流激光二极管的电流信号，经过电流到电压的I/V转换电路放大并转变为电压信号，由ADC采集将模拟电压信号转换为数字信号传送至FPGA，通过FPGA功率补偿计算，发送相应数字信号，经DAC将数字信号转换为模拟电压信号，驱动恒流源电路为激光二极管提供驱动电流。

【技术实现步骤摘要】
一种宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动装置
本专利技术涉及射线探测器现场标定和激光二极管驱动控制领域，具体是一种可用于宽温度变化环境可远程实时控制激光二极管发光强度的驱动装置。
技术介绍
国际热核聚变反应实验堆(ITER)项目使用软X射线相机采集其装置中的软X射线辐射信号，其探测器是英国Centronic公司生产的LD35(24)-5T硅光二极管探测器，软X射线相机安装在ITER装置真空室的水平窗口上。由于需要对ITER装置中的软X射线相机部分功能实现自检和标定，所以设计利用激光二极管(LD)作为光源，对软X射线相机电子学系统实现自检标定功能。因为软X射线相机探测器及激光二极管的工作环境温度变化范围达到(20℃-45℃)，普通的激光二极管和激光二极管驱动装置在温度变化的条件下发光强度不稳定，无法实现对探测器的自检和标定功能，所以需要设计一套可以远程控制LD发光强度且在环境温度改变下自身的发光强度稳定的装置。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了使激光二极管在宽温度变化环境可远程控制并使激光二极管发光强度稳定。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动装置，提供稳定可靠的激光用于射线探测器现场标定，所述宽温度范围是指：20℃-45℃；所述的驱动装置包括：选用带光敏反馈输出的激光二级管作为激光源，对光敏反馈信号PD进行采样来实时监测激光二极管发光强度，光敏反馈信号PD为流过激光二极管的电流信号，经过电流到电压的I/V转换电路放大并转变为电压信号，由ADC采集将模拟电压信号转换为数字信号传送至FPGA，通过FPGA功率补偿计算，发送相应数字信号，经DAC将数字信号转换为模拟电压信号，驱动恒流源电路为激光二极管提供驱动电流。进一步的，包括具有控制发光强度的恒流源电路，以及具有激光二极管光敏反馈信号PD信号调理模块，ADC采样模块，基于FPGA的功率补偿算法模块，DAC电压输出模块、具有与上位机通讯的RS232串口模块。进一步的，使用FPGA控制恒流源发出窄脉冲电流信号，最窄脉冲达到100ns以内，窄脉冲激光信号用于探测器响应速率的测量工作，同时对探测器的本底噪声和基线偏移进行测量；所述FPGA能实现快速自我校准功能，从ADC将模拟信号转化为数字信号经FGPA处理后，再由DAC转化为模拟信号,整个过程处理时间在μs级别，其余部分电路信号传输时间在ns级别。进一步的，通过上位机远程配置激光二极管的驱动电流、工作模式、限制电流、限制电压参数设置，监测并实时显示光敏反馈信号PD电流，通过设置工作极限保护参数，避免激光二极管在使用过程中由于过流或者过压引起的损坏；控制激光二极管包括有两种工作模式，一种是恒光功率模式，另一种是恒驱动电流模式。进一步的，使用FPGA通过232通信与上位机实现信息交互，实时改变提供给激光二极管LD的电流大小且数据精度在千分级别，实时对激光二极管LD运行状态，包括提供给激光二极管LD的输入电流，光敏反馈信号PD的反馈电流，进行实时采集和显示且数据精度在千分级别，对激光二极管运行模式实现在线切换，对激光二极管实现的限流保护峰值在线更改。进一步的，使用雷莫接头将装置连接至激光二极管，增加的维护效率，同时该装置体积小尺寸为：104mm×76mm×46mm，通过miniUSB5V接口供电即可正常工作，便于射线探测器现场标定工作。进一步的，具有铝材料支撑结构，所述的控制激光二极管发光强度的电子学板卡输入输出信号及电源接口都设计在铝壳的侧面，信号接口通过雷莫3芯直插拔式连接器进行插接，电源接口为USB口。进一步的，所述的控制激光二极管发光强度的电子学板卡通过RS232接口与上位机通讯，通过上位机选择模式并设置电流大小和限制值来控制板卡，并且通过上位机界面看到FPGA传输的逻辑字节。进一步的，在不同温度情况下，激光二极管PD管脚反馈电流大小会有所变化，所述的控制激光二极管发光强度的电子学板卡通过对PD管脚反馈电流变化的采集，对激光二极管的驱动电流进行调整，从而实现对激光二极管发光强度的补偿。本专利技术的优点是：本专利技术具备两种驱动激光二极管的方式，一种是通过PD反馈电流信号进行调节，另一种是操作者主动在上位机控制驱动电流；本专利技术具备宽温度变化环境调节激光二极管发光功率，在温度变化的环境中，PD反馈电流会发生改变，通过反馈电流的变化来实现对激光二极管驱动电流的调整，从而实现对发光功率的调整。本专利技术具备远程控制激光二极管发光功率功能且设置参数与实际数值精度在千分级别。本专利技术具备实时响应性，响应时间在μs级别。本专利技术通过FPGA可实现控制激光二极管发出窄脉冲激光，可用于探测器响应速率、本底噪声和基线偏移等参数测量；本专利技术通过设置工作极限保护参数，可以避免激光二极管在使用过程中由于过流或者过压引起的损坏；本专利技术功耗及成本低。附图说明图1为本专利技术的结构图；图2为本专利技术FPGA内部模块结构图；图3为本专利技术上位机界面数据读取图；图4为本专利技术上位机界面数据设置图；图5为本专利技术电子学板卡实物图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术的一个实施例，提出一种适用于温度变化较大的环境可远程控制激光二极管发光强度的驱动装置，可应用于激光二极管发光强度控制研究领域。该装置可以控制激光二极管发光强度、与上位机通讯等功能。装置拓展性、维护便捷性等具体需求。根据本专利技术的实施例，一种宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动装置，包括有具有铝材料外部支撑结构，具有与上位机通讯RS232接口，USB接口供电，具有雷默接头将激光二极管和板卡连接的模块，具有I/V转换电路，ADC、FPGA、DAC电路及恒流源电路输出板卡，如图5所示，为电子学板卡实物图。所述的控制激光二极管发光强度的电子学板卡输入输出信号及电源接口都设计在铝壳的侧面，信号接口通过雷莫3芯直插拔式连接器进行插接，电源接口为USB口。所述的控制激光二极管发光强度的电子学板卡，激光二极管PD发出监控电流，通过I/V转换电路，将电流信号转换成电压信号并放大，通过ADC采集输出到FPGA，通过FPGA功率补偿模块选择不同模式下控制激光二极管发光强度，通过DAC输出电压到恒流源电路使输出电流为一恒定值，给激光二极管供电。所述的控制激光二极管发光强度的电子学板卡可以选择使用FPGA功率补偿模块通过PD电流反馈信号调节激光二极管的发光强度，也可以操作者主动通过上位机控制，调节激光二极管驱动电流来控制激光二极管的发光强度。如图2所示，为本专利技术FPGA内部模块结构图。所述的控制激光二极管发光强度的电子学板卡通过RS232接口与上位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动装置，提供稳定可靠的激光用于射线探测器现场标定，所述宽温度范围是指：20℃-45℃；其特征在于，所述的驱动装置包括：/n铝材料支撑结构，选用带光敏反馈输出的激光二级管作为激光源，对光敏反馈信号PD进行采样来实时监测激光二极管发光强度，光敏反馈信号PD为流过激光二极管的电流信号，经过电流到电压的I/V转换电路放大并转变为电压信号，由ADC采集将模拟电压信号转换为数字信号传送至FPGA，通过FPGA功率补偿计算，发送相应数字信号，经DAC将数字信号转换为模拟电压信号，驱动恒流源电路为激光二极管提供驱动电流。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动装置，提供稳定可靠的激光用于射线探测器现场标定，所述宽温度范围是指：20℃-45℃；其特征在于，所述的驱动装置包括：
铝材料支撑结构，选用带光敏反馈输出的激光二级管作为激光源，对光敏反馈信号PD进行采样来实时监测激光二极管发光强度，光敏反馈信号PD为流过激光二极管的电流信号，经过电流到电压的I/V转换电路放大并转变为电压信号，由ADC采集将模拟电压信号转换为数字信号传送至FPGA，通过FPGA功率补偿计算，发送相应数字信号，经DAC将数字信号转换为模拟电压信号，驱动恒流源电路为激光二极管提供驱动电流。


2.根据权利要求1所述的一种宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动装置，其特征在于：
包括具有控制发光强度的恒流源电路，以及具有激光二极管光敏反馈信号PD信号调理模块，ADC采样模块，基于FPGA的功率补偿算法模块，DAC电压输出模块、具有与上位机通讯的RS232串口模块。


3.根据权利要求1所述的一种宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动装置，其特征在于：
使用FPGA控制恒流源发出窄脉冲电流信号，最窄脉冲达到100ns以内，窄脉冲激光信号用于探测器响应速率的测量工作，同时对探测器的本底噪声和基线偏移进行测量；所述FPGA能实现快速自我校准功能，从ADC将模拟信号转化为数字信号经FPGA处理后，再由DAC转化为模拟信号,整个过程处理时间在μs级别，其余部分电路信号传输时间在ns级别。


4.根据权利要求1所述的一种宽温度变化环境中可远程控制的激光二极管驱动装置，其特征在于：
通过上位机远程配置激光二极管的驱动电流、工作模式、限制电流、限制电压参数设置，监测并实时显示光敏反馈信号PD电流，通过设置工作极限保护参数，避免激光二极管在使用过程中由于过流或者过压引起的损坏；
控制激光二极管包括有两种...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宏睿，赵金龙，周润晖，胡立群，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34