基于大功率蓝绿激光的水下可见光收发装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于通信技术领域，公开了一种基于大功率蓝绿激光的水下可见光收发装置，在保证芯片工作在常温下，将MOS管的开关特性和LD的数字调制原理以及激光LD的工作特性相结合，提高大功率无线光传输速率。通过散热系统保证大功率无线激光通信的工作特性。设计恒流源驱动电路产生直流偏置电流，该直流偏置电流根据光源和MOS管的线性工作区和光功率需求可进行调节。本实用新型专利技术改变MOS的开关电压，使LD信号的工作电流在I

【技术实现步骤摘要】
基于大功率蓝绿激光的水下可见光收发装置


[0001]本技术属于通信
，尤其涉及一种基于大功率蓝绿激光的水下可见光收发装置。

技术介绍

[0002]目前，水下无线光通信是以光波作为载波实现数据传输的通信方式。目前水下无线通信主要采用水声通信，但是水声通信传输速率低，且容易受到外界其它电磁辐射的影响而导致系统的不稳定。研究发现，海水对450～550nm波段内的蓝绿光的衰减比对其他光波段的衰减要小很多，因此在海洋中亦存在一个类似于大气中的透光窗口。蓝绿激光的穿透能力强，工作频率高，方向性好，传送信息量大，抗干扰能力强，可高效的获取海洋监测信息，快速感知水下环境变化，为更精确的战术侦察、水下探雷、污染监测、石油控制与维护、近海勘探、气候变化监测、海洋学研究等提供高速灵活的信息平台，从而对海洋突发事件作出快速处理与决策。但是蓝绿光信号在水中衰减仍然较大，传输距离受限。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0004](1)现有技术中，水下无线蓝绿激光发光功率较低，通信距离近。
[0005](2)现有技术中，水下光通信直接调制方式中，大功率激光器响应速度与发光功率有关，发光功率较大时，调制速率较低。
[0006](3)现有技术中，大功率激光器的驱动受电压影响较大，微小的电压温度会产生较大的电流幅度变化，影响信号稳定性。
[0007](4)现有技术中，大功率的激光驱动电路电流过大，导致芯片发热，信号性能不稳定。
[0008]解决以上问题及缺陷的难度为：/>[0009]大功率的蓝绿光激光器发光所需的阈值电流较大，且受电压影响较大，较小的电压变换将导致激光器的输出光功率激烈变化，因此一般的电压驱动电路很难保证激光器稳定工作。另外驱动大功率激光器的芯片电流要求较高，发热严重，轻则导致信号不稳定，严重的时候直接导致芯片损坏，因此需设计适合大功率激光器和驱动芯片的散热系统保证大功率激光通信系统正常工作。另外激光器阈值电流较大，且大功率的调制芯片带宽有限，很难实现高速调制，需要合理设计工作电流保证高速信号调制。
[0010]解决以上问题及缺陷的意义为：
[0011]在让激光器输出较高功率的同时，提高通信速率，并且工作稳定。

技术实现思路

[0012]针对现有技术存在的问题，本技术提供了一种基于大功率蓝绿激光的水下可见光收发装置。
[0013]本技术是这样实现的，一种基于大功率蓝绿激光的水下可见光收发装置，所述基于大功率蓝绿激光的水下可见光收发装置包括：
[0014]恒流源驱动电路，通过调节R4和R5，用于使输出的直流偏置在一定范围可调；
[0015]MOS管，用于通过改进的开关特性和LD的数字调制原理以及激光LD的工作特性相结合，加快无线光传输速率；
[0016]激光LD，利用LD的消光比提高传输速率；
[0017]光源器件，用于通过恒流源驱动电路产生的直流光信号送给激光调制电路，激光调制电路将用FPGA编码后的信号调制到激光器上，使激光器输出的光信号为有一定速率的已调制的光信号；
[0018]接收端，用于集成的光电检测器PIN将接收到的光信号转变为电流信号，送入前置放大电路进行流压变化及低噪声放大，然后送入主级放大电路再次对信号进行放大后送入信号整形电路，将信号恢复为标准波形；
[0019]激光调制电路，用于采用OOK调制，利用MOS管的开关特性改变LD的电流实现光电数字信号调制，将MOS管的G极与OPA690的输出端相连，通过改变激光调制电路R9和R12，使MOS工作在电阻可变区提高MOS管的响应速度，改善LD消光比及调制速度；
[0020]前置放大电路，用于实现光电流到电压的变换，反馈电阻R6为1KΩ，C6为补偿电容，大小为2pF，在电路中产生一个极点；
[0021]主级放大电路，用于采用具有关断功能的电压反馈性主级放大芯片，且单电源供电；
[0022]信号整形电路，通过调节信号整形电路R8电阻改变比较器的零点，通过改变R7和R9阻值改变调节电压。
[0023]进一步，恒流源驱动电路，芯片H3474的第4脚接9V电源，电源通过10uF电容与地相连，12脚通过一个RC的Π型网络与地连接，11脚通过串联的R4和R5与地相连，R4和R5之间与13脚相连。第2脚输出通过两个并联电容C3与C4和地相连，同时与第7脚相连，2脚还通过一个电感L1与5脚相连。5脚通过稳压二极管D1与地相连，同时通过一个电容C8与6脚相连。3脚接LED灯D2的正极。
[0024]调制电路中，FPGA输出的信号经过电容C13和R11与芯片OPA690的正向输入端第3脚相连，并且在电容C13和电阻R11之间接一分压电路，该电路通过直流电压9V与两个电阻R9和R12组成，两个电阻之间与C13和R11的中间相连。OPA690的第7脚和第8脚接直流电源9V，并通过两个并联电容C12和C14接地。OPA690的输出端第6脚通过一个电阻R8与芯片的反向输入端第2脚相连，第2脚通过串联一个电阻R10和电容C11与地相连。输出端第6脚与MOS管的G极相连，MOS管的G极通过一个开关二极管D3与OPA690的输出端相连，并通过电阻R7与地相连。MOS管的D极与LED灯D2的负极相连，并通过一个开关二极管D4与MOS管的S极相连，S极同时接地。
[0025]前置放大电路中，探测器PIN与OPA380的反向输入端管脚2脚相连，2脚同时通过并联的R6和C6与输出管脚6脚相连。正向输入端管脚3脚和4脚均接地，7脚和8脚均接直流电源。
[0026]主放大电路中，前置放大电路的输出端通过电阻R3与芯片OPA847的正向输入端第3脚相连，前置放大电路的输出端同时与一个分压电路相连接，该分压电路由电源和两个电阻R2和R4组成。输出端第6脚通过电阻R1与方向输入端第2脚相连，第2脚同时通过串联的电阻R5和电容C5接地。第7脚和第8脚接直流电源5V。
[0027]信号整形电路：主放大电路的输出端接TLV3501的正向输入端第3脚，反向输入端第2脚接一个电压分配电路，该电路由电源、两个固定电阻R7和R9、和一个可变电阻R8组成。通过调节电阻R8，改变电源流过电路的电流，将滑动变阻器R8的中间一端接2脚，该脚电压会随着R8的调节而改变。7脚接电源，8脚接地。电源和地之间接两个电容C9和C10。
[0028]进一步，所述恒流源驱动电路选用DC
‑
DC制作恒流源用于驱动对大电流LD，连接到MOS管的D极。
[0029]进一步，所述基于大功率蓝绿激光的水下可见光收发装置还包括：
[0030]大功率电路的散热系统；
[0031]所述大功率电路的散热系统包括：
[0032]芯片焊接在电路板的正面A面，在电路板的A面的芯片上放置风扇可吹风散热；芯片下方通过过孔与电路板B面的一个正方形镀锡区域相通，该正方形镀锡区域与地相连，在正方形区域粘贴散热陶瓷，散热陶瓷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大功率蓝绿激光的水下可见光收发装置，其特征在于，所述基于大功率蓝绿激光的水下可见光收发装置包括：恒流源驱动电路，通过调节R4和R5，用于使输出的直流偏置在一定范围；MOS管，用于通过改进的开关特性和LD的数字调制原理以及激光LD的工作特性相结合，加快无线光传输速率；激光LD，利用LD的消光比提高传输速率；光源器件，用于通过恒流源驱动电路产生的直流光信号送给激光调制电路，激光调制电路将用FPGA编码后的信号调制到激光器上，使激光器输出的光信号为有一定速率的已调制的光信号；接收端，用于集成的光电检测器PIN将接收到的光信号转变为电流信号，送入前置放大电路进行流压变化及低噪声放大，然后送入主级放大电路再次对信号进行放大后送入信号整形电路，将信号恢复为标准波形；激光调制电路，用于采用OOK调制，利用MOS管的开关特性改变LD的电流实现光电数字信号调制，将MOS管的G极与OPA690的输出端相连，通过改变激光调制电路R9和R12，使MOS工作在电阻可变区提高MOS管的响应速度，改善LD消光比及调制速度；前置放大电路，用于实现光电流到电压的变换，反馈电阻R6为1KΩ，C6为补偿电容，大小为2pF，在电路中产生一个极点；主级放大电路，用于采用具有关断功能的电压反馈性主级放大芯片，且单电源供电；信号整形电路，通过调节信号整形电路R8电阻改变比较器的零点，通过改变R7和R9阻值改变调节电压。2.如权利要求1所述的基于大功率蓝绿激光的水下可见光收发装置，其特征在于，所述恒流源驱动电路选用DC
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DC制作恒流源用于驱动对大电流LD，连接到MOS管的D极；所述恒流源驱动电路的芯片H3474的第4脚接9V电源，电源通过10uF电容与地相连，12脚通过一个RC的Π型网络与地连接，11脚通过串联的R4和R5与地相连，R4和R5之间与13脚相连；第2脚输出通过两个并联电容C3与C4和地相连，同时与第7脚相连，2脚还通过一个电感L1与5脚相连；5脚通过稳压二极管D1与地相连，同时通过一个电容C8与6脚相连；3脚接LED灯D2的正极。3.如权利要求1所述的基于大功率蓝绿激光的水下可见光收发装置，其特征在于，所述调制电路FPGA输出的信号经过电容C13和R11与芯片OPA690的正向输入端第3脚相连，并且在电容C13和电阻R11之间接一分压电路，该电路通过直流电压9V与两个电阻R9和R12组成，两个电阻之间与C13和R11的中间相连；OPA690的第7脚和第8脚接直流电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨祎，贺锋涛，樊礼榕，扶华，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：新型
国别省市：