一种用于DFB激光器的工作保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于DFB激光器的工作保护系统，DFB激光器内设有激光二极管和半导体制冷器，该工作保护系统包括恒流保护系统以及恒温保护系统；恒流保护系统包括恒流电压比较电路、开关电路以及恒流驱动电路；恒温保护系统包括恒温电压比较电路和恒温驱动电路。本发明专利技术具有以下有益效果：设置恒流电压比较电路和开关电路对恒流驱动电路的通断进行控制，设置恒温电压比较电路对恒温驱动电路的通断进行控制，从而为DFB激光器提供了硬件保护，硬件保护响应快且工作稳定；设置三种采样电路，对激光器的工作进行实时监测，并可远程对恒流驱动电路和恒温驱动电路进行控制，从而为DFB激光器提供了软件保护，软件保护操作便捷。

【技术实现步骤摘要】
—种用于DFB激光器的工作保护系统
本专利技术属于DFB激光器
，具体涉及DFB激光器的驱动与保护技术。
技术介绍
分布反馈激光器(DFB，Distributed Feed Back)是一种理想的电子一光子直接转换器件，有很高的量子效率，微小的电流和温度变化将导致输出光功率的极大变化。DFB激光器作为电流驱动型器件，在实际工业应用中，要求驱动激光器的驱动电流应具有最低的电噪声和很高的稳定性，因为驱动电流的波动不仅会造成激光强度噪声，还会造成输出波长光谱线宽的展宽，因此，高稳定度的驱动电流是输出功率稳定的前提。此外，DFB激光器是对温度很敏感的器件，环境温度的波动不仅能引起供给电流的波动，还会使激光器的阈值电流和输出功率发生变化。因此，保证DFB激光器连续工作在恒定的室温下是极其重要的外部条件。所以，对DFB激光器进行恒温恒流驱动，为光纤传感系统提供一个优质的光源是至关重要的。然而，DFB激光器本身又是一种非常容易损坏且昂贵的器件，瞬间的电流过大都会使得激光器永久的损坏。另外，对于蝶形DFB激光器，一般都是内置半导体制冷器(TEC，Thermoeletric Cooler),通过外部的温控电路进行激光器的温度控制。当外部所给的温控信号过大或者过小，都会使得激光器温度过高或者过低，从而严重影响激光器的寿命。因此，在驱动激光器的时候对激光器进行有效的保护是至关重要的。现有的激光器驱动保护技术主要是“软保护”，即通过软件控制驱动电流保持稳定，同时通过软件发送温控信号控制TEC制冷器的稳定工作。其缺陷在于:当软件失效或发生错误时，DFB激光器的驱动电流和温度失去控制，会导致安全隐患。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种用于DFB激光器的工作保护系统，利用该工作保护系统，即可对DFB激光器进行软件保护，又可以进行硬件保护。具体的技术方案如下: 一种用于DFB激光器的工作保护系统，DFB激光器内设有激光二极管和半导体制冷器，该工作保护系统包括恒流保护系统以及恒温保护系统； 恒流保护系统包括恒流电压比较电路、开关电路以及恒流驱动电路；恒流驱动电路通过开关电路与激光二极管连接； 恒流驱动电路接收一恒流控制电压，并根据恒流控制电压输出一恒定的驱动电流，开关电路的通断控制驱动电流是否输入激光二极管； 恒流电压比较电路接收恒流控制电压以及一恒流参考电压，将恒流控制电压与恒流参考电压进行比较，并根据比较结果输出一开关控制信号，开关控制信号控制开关电路的通断；恒温保护系统包括恒温电压比较电路和恒温驱动电路，恒温电压比较电路、恒温驱动电路以及半导体制冷器依次串联连接； 恒温驱动电路接收一恒温控制电压，并根据恒温控制电压输出一 PWM温控信号到半导体制冷器； 恒温电压比较电路接收恒温控制电压以及一恒温参考电压，将恒温控制电压与恒温参考电压进行比较，并根据比较结果发送一温控开关信号到恒温驱动电路，控制恒温驱动电路与半导体制冷器的通断。作为优化方案，恒流电压比较电路包括第一输入端、第二输入端以及输出端，开关电路包括输入端、输出端以及控制端，恒流驱动电路包括输入端、输出端；恒流电压比较电路的输出端与开关电路的控制端连接，开关电路的输入端与恒流驱动电路的输出端连接；开关电路的输出端与激光二极管连接； 恒流驱动电路的输入端用于接收恒流控制电压，其输出端用于输出驱动电流；恒流电压比较电路的第一输入端用于接收恒流控制电压，其第二输入端用于接收恒流参考电压，其输出端用于输出开关控制信号。作为优化方案，恒温电压比较电路包括第一输入端、第二输入端以及输出端，恒温驱动电路包括输入端、输出端以及控制端；恒温电压比较电路的输出端与恒温驱动电路的控制端连接，恒温驱动电路的输出端与半导体制冷器连接； 恒温驱动电路的输入端用于接收恒温控制电压，其输出端用于输出PWM温控信号；恒温电压比较电路的第一输入端用于接收恒温控制电压，其第二输入端用于接收恒温参考电压，其输出端用于输出温控开关信号。作为优化方案，激光二极管跨接有一激光二极管保护电路，激光二极管保护电路包括三极管。作为优化方案，恒流电压比较电路包括型号为LM397的电压比较器。作为优化方案，开关电路包括一三极管。作为优化方案，恒温电压比较电路包括型号为LM397的电压比较器。作为优化方案，恒流驱动电路包括依次连接的第一运算放大器、第二运算放大器以及三极管。作为优化方案，恒温驱动电路包括PID控制电路和PWM信号发生电路；其中，PWM信号发生电路用于输出PWM温控信号给半导体制冷器，PID控制电路用于根据恒温控制电压控制PWM信号发生电路的输出。作为优化方案，恒温驱动电路包括一恒温驱动芯片，恒温驱动芯片的型号为ADN8830。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果: (1)本专利技术设置恒流电压比较电路和开关电路对恒流驱动电路的通断进行控制，设置恒温电压比较电路对恒温驱动电路的通断进行控制，从而为DFB激光器提供了硬件保护，硬件保护响应快且工作稳定； (2)设置三种采样电路，对激光二极管、恒流驱动电路以及恒温驱动电路的工作进行实时监测，并可远程对恒流驱动电路和恒温驱动电路进行控制，从而为DFB激光器提供了软件保护，软件保护操作便捷。【附图说明】图1为本专利技术的结构框图； 图2为恒流保护系统的电路原理图； 图3为输出恒流控制电压和恒温控制电压的D/A转换器的电路原理图； 图4为恒流电压比较电路的电路原理图； 图5为恒温电压比较电路的电路原理图； 图6为恒温驱动电路的电路原理图。上图中序号为=1-DFB激光器、11-激光二极管、12-半导体制冷器、2-恒流保护系统、21-恒流电压比较电路、22-开关电路、23-恒流驱动电路、3-恒温保护系统、31-恒温电压比较电路、32-恒温驱动电路、4-激光二极管保护电路、51-光信号采集放大电路、52-光功率采样电路、6-温度采样电路、7-电流采样电路。【具体实施方式】下面结合附图以实施例的方式详细描述本专利技术。实施例1: 如图1所示，一种用于DFB激光器的工作保护系统，DFB激光器I内设有激光二极管11和半导体制冷器12，该工作保护系统包括恒流保护系统2、恒温保护系统3、光信号采集放大电路51、光功率采样电路52、温度采样电路6、电流采样电路7。恒流保护系统2包括恒流电压比较电路21、开关电路22以及恒流驱动电路23，恒流驱动电路23通过开关电路22与激光二极管11连接。其中，恒流电压比较电路21包括第一输入端、第二输入端以及输出端，开关电路22包括输入端、输出端以及控制端，恒流驱动电路23包括输入端、输出端；恒流电压比较电路21的输出端与开关电路22的控制端连接，开关电路22的输入端与恒流驱动电路23的输出端连接；开关电路22的输出端与激光二极管11连接。恒流驱动电路23的输入端输入恒流控制电压，并根据恒流控制电压输出一恒定的驱动电流，开关电路22的通断控制驱动电流是否输入激光二极管11 ;驱动电流的大小决定了 DFB激光器I的输出。恒流电压比较电路21的第一输入端输入恒流控制电压，恒流电压比较电路21的第二输入端输入恒流参考电压，恒流电压比较电路21将恒流控制电压与恒流参考电压进行比较，并根据比较结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于DFB激光器的工作保护系统，所述DFB激光器内设有激光二极管和半导体制冷器，其特征在于，该工作保护系统包括恒流保护系统以及恒温保护系统；所述恒流保护系统包括恒流电压比较电路、开关电路以及恒流驱动电路；所述恒流驱动电路通过所述开关电路与所述激光二极管连接；所述恒流驱动电路接收一恒流控制电压，并根据所述恒流控制电压输出一恒定的驱动电流，所述开关电路的通断控制所述驱动电流是否输入所述激光二极管；所述恒流电压比较电路接收所述恒流控制电压以及一恒流参考电压，将所述恒流控制电压与所述恒流参考电压进行比较，并根据比较结果输出一开关控制信号，所述开关控制信号控制所述开关电路的通断；所述恒温保护系统包括恒温电压比较电路和恒温驱动电路，所述恒温电压比较电路、恒温驱动电路以及所述半导体制冷器依次串联连接；所述恒温驱动电路接收一恒温控制电压，并根据所述恒温控制电压输出一PWM温控信号到所述半导体制冷器；所述恒温电压比较电路接收所述恒温控制电压以及一恒温参考电压，将所述恒温控制电压与所述恒温参考电压进行比较，并根据比较结果发送一温控开关信号到所述恒温驱动电路，控制所述恒温驱动电路与所述半导体制冷器的通断。...

【技术特征摘要】
1.一种用于DFB激光器的工作保护系统，所述DFB激光器内设有激光二极管和半导体制冷器，其特征在于，该工作保护系统包括恒流保护系统以及恒温保护系统； 所述恒流保护系统包括恒流电压比较电路、开关电路以及恒流驱动电路；所述恒流驱动电路通过所述开关电路与所述激光二极管连接； 所述恒流驱动电路接收一恒流控制电压，并根据所述恒流控制电压输出一恒定的驱动电流，所述开关电路的通断控制所述驱动电流是否输入所述激光二极管； 所述恒流电压比较电路接收所述恒流控制电压以及一恒流参考电压，将所述恒流控制电压与所述恒流参考电压进行比较，并根据比较结果输出一开关控制信号，所述开关控制信号控制所述开关电路的通断； 所述恒温保护系统包括恒温电压比较电路和恒温驱动电路，所述恒温电压比较电路、恒温驱动电路以及所述半导体制冷器依次串联连接； 所述恒温驱动电路接收一恒温控制电压，并根据所述恒温控制电压输出一 PWM温控信号到所述半导体制冷器； 所述恒温电压比较电路接收所述恒温控制电压以及一恒温参考电压，将所述恒温控制电压与所述恒温参考电压进行比较，并根据比较结果发送一温控开关信号到所述恒温驱动电路，控制所述恒温驱动电路与所述半导体制冷器的通断。2.根据权利要求1所述的一种用于DFB激光器的工作保护系统，其特征在于，所述恒流电压比较电路包括第一输入端、第二输入端以及输出端，所述开关电路包括输入端、输出端以及控制端，所述恒流驱动电路包括输入端、输出端；所述恒流电压比较电路的输出端与所述开关电路的控制端连接，所述开关电路的输入端与所述恒流驱动电路的输出端连接；所述开关电路的输出端与所述激光二极管连接； 所述恒流驱动电路的输入端用于接收所述恒流控制电压，其输出端用于输出所述驱动电流；所述恒流电压比较电路的第一输入端用于接收所述恒流控制电压，其第二输入端用于接收所述恒流参考电压，其输出端用于输出开关控制信号。3.根据权利要求1或2所述的一种用于DFB激光器的工作保护...

【专利技术属性】
技术研发人员：王同志，张生生，李峰，周德民，
申请(专利权)人：上海华魏光纤传感技术有限公司， 国网辽宁省电力有限公司本溪供电公司，
类型：发明
国别省市：上海;31