专利名称：电泵浦半导体激光器性能监测装置及方法
技术领域：
本发明 涉及一种半导体激光器性能监测装置及方法，属于光电子技术领域。
背景技术：
半导体激光器，激光二极管属于一种非常常用的光学器件，其中很多是电泵浦的， 对于电泵浦的半导体激光器，为了获得稳定的输出，或者为了实现对于激光器的保护作用， 人们想出了各种方法来实现，比如说当大电流流过激光器的时候，会使用探测装置来进行监测，并使用切断或切换装置来切断或切换驱动电流，以实现对激光器的保护作用；还有一些为了实现激光器的稳定输出而使用光电探测器监测激光器的光输出，当光输出减弱的时候就相应的增强激光器的驱动电流，以保持恒定的电流。在上述的这些过程中，如果激光器本身出现问题，例如性能下降或者出现故障，就又可能对那些监测方法产生影响。并且，在很多时候我们也需要精确的监测半导体激光器什么时候出现了故障，或者什么时候性能下降了，这些都有助于我们判断该激光器是否还适合应用在原来的应用中，以及是否需要使用新的激光器来取代原来的，本发明就是针对于此而提出的一种监测半导体激光器性能的装置及方法，该方法可以精确的监测电泵浦的半导体激光器的性能是否出现故障。
发明内容
本发明就是为解决上述问题而提出的，提供一种监测电泵浦的半导体激光器性能的装置及方法，很好的解决现有技术中所存在的问题之一或全部。本发明的发明思想基于以下构思，电泵浦的半导体激光器在性能没有发生变化的时候其输入的驱动电流和输出的光强的关系基本上保持恒定不变，例如，当输入的驱动电流为某一个数值时，其输出的光强也应该基本上为一个固定的数值，但是当激光器的性能改变后，例如出现了故障，则上述基本恒定的关系就会发生改变，通过监测上述关系的改变即可判断出半导体激光器的性能有没有发生变化。根据本发明，提供了一种电泵浦半导体激光器性能监测装置，包括驱动电路(1)， 半导体激光器(2)，第一光电探测器(3)，第二光电探测器(4)，取样电路(5)，分光镜(6)，比较计算短路(7)，控制电路(8)，存储器(9)；所述驱动电路⑴用于驱动半导体激光器(2)工作，取样电路(5)对驱动电路(1) 输出的电流或电压进行取样，并将取样值送入到控制器(8)中，半导体激光器(2)在驱动电路(1)的驱动下发射出激光，所发射出的激光经过分光镜(6)的分光后分别入射到具有相同性能的第一光电探测器(3)和第二光电探测器(4)上，第一和第二光电探测器分别将所接收到的入射光转变为电流或电压，并都将转变的电流或电压送入到比较计算电路(7)，比较计算电路(7)首先计算第一和第二光电探测器所送入的电流或电压比是否等于分光镜 (6)的分光比，如果所计算的电流比或电压比不等于分光镜(6)的分光比，则判断为第一和 /或第二光电探测器出现故障，更换出现故障的第一和/或第二光电探测器，如果所计算的电流比或电压比等于分光镜(6)的分光比，则将第一和/或第二光电探测器输出电流或电压值送入到控制器(8)内，控制器(8)计算所述取样值与第一和/或第二光电探测器输出电流值或电压值的比值，然后计算该比值与预先存储在存储器(9)内的参考数值的差，所述参考值为相同的驱动电路(1)输出条件下所测量的参考值，最后判断所述差是否大于一个预定值，如果大于预定值则判断半导体激光器性能出现故障。 优选的，其中所述第一和第二光电探测器输出电流或电压值是指两者的平均值。优选的，其中所述分光镜(6)的分光比为50 50。优选的，其中控制器⑶还对驱动电路⑴进行控制，控制器⑶控制驱动电路 (1)的输出，使得驱动电路⑴的输出值等于存储器(9)中的所述参考值测量时的驱动电路 (1)的输出值。优选的，其中所述的参考值包括多个。根据本发明，提供了一种电泵浦半导体激光器性能监测方法，驱动电路(1)用于驱动半导体激光器(2)工作，取样电路(5)对驱动电路(1)输出的电流或电压进行取样，并将取样值送入到控制器(8)中，半导体激光器(2)在驱动电路(1)的驱动下发射出激光，所发射出的激光经过分光镜(6)的分光后分别入射到具有相同性能的第一光电探测器(3)和第二光电探测器(4)上，第一和第二光电探测器分别将所接收到的入射光转变为电流或电压，并都将转变的电流或电压送入到比较计算电路(7)，比较计算电路(7)首先计算第一和第二光电探测器所送入的电流或电压比是否等于分光镜(6)的分光比，如果所计算的电流比或电压比不等于分光镜(6)的分光比，则判断为第一和/或第二光电探测器出现故障，更换出现故障的第一和/或第二光电探测器，如果所计算的电流比或电压比等于分光镜(6) 的分光比，则将第一和/或第二光电探测器输出电流或电压值送入到控制器⑶内，控制器 (8)计算所述取样值与第一和/或第二光电探测器输出电流值或电压值的比值，然后计算该比值与预先存储在存储器(9)内的参考数值的差，所述参考值为相同的驱动电路(1)输出条件下所测量的参考值，最后判断所述差是否大于一个预定值，如果大于预定值则判断半导体激光器性能出现故障。优选的，所述第一和第二光电探测器输出电流或电压值是指两者的平均值。优选的，其中所述分光镜(6)的分光比为50 50。优选的，其中控制器⑶还对驱动电路⑴进行控制，控制器⑶控制驱动电路 (1)的输出，使得驱动电路⑴的输出值等于存储器(9)中的所述参考值测量时的驱动电路 (1)的输出值。优选的，其中所述的参考值包括多个。
附图1是本发明监测电泵浦半导体激光器性能装置一实施例的结构示意图；附图2是本发明监测电泵浦半导体激光器性能装置的另外一实施例结构示意图；在上述的两个图中，1表示驱动电路，2表示半导体激光器，3和4都表示光电探测器，5表示取样电路，6表示分光镜，7表示比较计算短路，8表示控制电路，9表示存储器。
具体实施例方式下面将在结合附图的基础上详细描述本发明的装置及方法，驱动电路(1)用于驱动半导体激光器(2)工作，取样电路(5)对驱动电路(1)输出的电流或电压进行取样，并将取样值送入到控制器(8)中，半导体激光器(2)在驱动电路(1)的驱动下发射出激光，所发射出的激光经过分光镜(6)的分光后分别入射到相同性能的第一光电探测器(3)和第二光电探测器(4)上，第一和第二光电探测器分别将所接收到的入射光转变为电流或电压，并都将转变的电流或电压送入到比较计算电路(7)，比较计算电路(7)首先计算第一和第二光电探测器所送入的电流或电压比是否等于分光镜(6)的分光比，如果所计算的电流比或电压比不等于分光镜(6)的分光比，则判断为第一和/或第二光电探测器出现故障，更换出现故障的第一和/或第二光电探测器，如果所计算的电流比或电压比等于分光镜(6)的分光比，则将第一光电探测器输出的电流或电压值或者将第一光电探测器和第二光电探测器输出电流或电压值的两者的平均值送入到控制器(8)内，控制器(8)计算取样电路送入的电流或电压与第一光电探测器输出的电流或电压值或者与第一光电探测器和第二光电探测器输出电流或电压值的两者的平均值的比值，然后计算该比值与预先存储在存储器(9) 内的参考数值的差，所述参考值为相同的驱动电路输出条件下所测量的参考值，最后判断所述差是否大于一个预定值，如果大于预定值则判断半导体激光器性能出现故障。在上述装置中，分光镜(6)的分光比可以为任意的比值，不过优选分光比为 50 50，在这中分光比的设置下，比较计算电路的计算就变为最简单的形式，直接判断第一和第二光电探测器送入的电流或电压值是否相等即可。上述装置中设置两个光电探测器的原因主要是为了避免由于光电探测器的本身故障而带来的监测误差，如果比较计算电路(7)计算出第一和第二光电探测器的电流比或电压比等于分光镜(6)的分光比，则可以判定为光电探测器是正常的，如果不相等，则可以判断出第一和/或第二光电探测器出现了故障，这样就不会影响后面半导体激光器的监测结果，但是如果只采用一个光电探测器，如果光电探测器出现了故障或者性能下降了，则可能会被误判为半导体激光器出现了故障，两个光电探测器的设置就消除了上述情况。其中所述的参考数值是提前测量存储在存储器(9)中的，可在激光器的使用初期测量并存储，在这个时候激光器的性能是正常的，这些数值就作为性能正常的参考数值，具体可以是在多个不同驱动电流或电压的条件下，得到的取样电路的电流或电压值与第一光电探测器电流或电压的比值，此处优选测量大量的不同驱动电流或电压下的比值。 其中所述预定值是一个经验值，可根据实际情况来确定，它包括一个合理的误差范围以及正常的器件磨损，因为每次读取的数据都可能会发生微小的变化，由此而导致的误差不能解读为半导体激光器的故障，同时，由于器件在使用过程中存在着一定的磨损，这种正常的磨损也不能解读为激光器的故障，由于具有上述两个因素，所以我们需要设定一个预定值，而不是直接判断计算值和参考值是否相等，而是计算两者的差是否大于那个预定值。附图2示出了本发明的另外一个实施例，在该实施例中，其余设置均与第一实施例是一样的，区别在于控制器(8)可实现对驱动电路(1)的控制，在需要对半导体激光器进行性能监测时候，控制器⑶控制驱动电路⑴的输出，使得驱动电路⑴输出值等于存储器(9)中的参考值测量时的驱动电路⑴的输出值，在这种情况下，差值的计算将变得更加简单，这样就降低了在存储器中寻找相同驱动电路输出条件下所测量的参考值，因为驱动电路的输出是由控制器(8)控制实现的，可以控制其输出就等于存储器(9)中的参考值测量时的驱动电路(1)的输出值。并且，在这种情况下，可以在存储器中存储一个以上的不同驱动电路输出条件下的参考值，这样在一个监测过程中可以进行多个数值的比较，以增加监测结果的准确性，例如，控制驱动电路分别输出1A，2A，3A的电流，然后在这三种情况下分别将计算的比值与存储在存储器(9)中的预先存储的1 A，2A和3A条件下的参考值进行差值计算，只要其中一个差值超过预定值即认为半导体激光器的性能出现了问题，这样显然就增加了监测的准确性。
权利要求
1.一种电泵浦半导体激光器性能监测装置，包括驱动电路(1)，半导体激光器(2)，第一光电探测器(3)，第二光电探测器(4)，取样电路(5)，分光镜(6)，比较计算电路(7)，控制器(8)，存储器(9)；所述驱动电路(1)用于驱动半导体激光器(2)工作，取样电路(5)对驱动电路(1)输出的电流或电压进行取样，并将取样值送入到控制器(8)中，半导体激光器(2)在驱动电路 (1)的驱动下发射出激光，所发射出的激光经过分光镜(6)的分光后分别入射到具有相同性能的第一光电探测器(3)和第二光电探测器(4)上，第一和第二光电探测器分别将所接收到的入射光转变为电流或电压，并都将转变的电流或电压送入到比较计算电路(7)，比较计算电路(7)首先计算第一和第二光电探测器所送入的电流或电压比是否等于分光镜(6) 的分光比，如果所计算的电流比或电压比不等于分光镜(6)的分光比，则判断为第一和/或第二光电探测器出现故障，更换出现故障的第一和/或第二光电探测器，如果所计算的电流比或电压比等于分光镜(6)的分光比，则将第一和/或第二光电探测器输出电流或电压值送入到控制器(8)内，控制器(8)计算所述取样值与第一和/或第二光电探测器输出电流值或电压值的比值，然后计算该比值与预先存储在存储器(9)内的参考数值的差，所述参考值为相同的驱动电路(1)输出条件下所测量的参考值，最后判断所述差是否大于一个预定值，如果大于预定值则判断半导体激光器性能出现故障。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一和第二光电探测器输出电流或电压值是指两者的平均值。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述分光镜(6)的分光比为50 50。
4.根据权利要求1所述的装置，其中控制器⑶还对驱动电路⑴进行控制，控制器 (8)控制驱动电路(1)的输出，使得驱动电路⑴的输出值等于存储器(9)中的所述参考值测量时的驱动电路⑴的输出值。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述的参考值包括多个。
6.一种电泵浦半导体激光器性能监测方法，驱动电路(1)用于驱动半导体激光器(2) 工作，取样电路(5)对驱动电路(1)输出的电流或电压进行取样，并将取样值送入到控制器⑶中，半导体激光器⑵在驱动电路⑴的驱动下发射出激光，所发射出的激光经过分光镜(6)的分光后分别入射到具有相同性能的第一光电探测器(3)和第二光电探测器(4) 上，第一和第二光电探测器分别将所接收到的入射光转变为电流或电压，并都将转变的电流或电压送入到比较计算电路(7)，比较计算电路(7)首先计算第一和第二光电探测器所送入的电流或电压比是否等于分光镜(6)的分光比，如果所计算的电流比或电压比不等于分光镜(6)的分光比，则判断为第一和/或第二光电探测器出现故障，更换出现故障的第一和/或第二光电探测器，如果所计算的电流比或电压比等于分光镜(6)的分光比，则将第一和/或第二光电探测器输出电流或电压值送入到控制器(8)内，控制器(8)计算所述取样值与第一和/或第二光电探测器输出电流值或电压值的比值，然后计算该比值与预先存储在存储器(9)内的参考数值的差，所述参考值为相同的驱动电路(1)输出条件下所测量的参考值，最后判断所述差是否大于一个预定值，如果大于预定值则判断半导体激光器性能出现故障。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一和第二光电探测器输出电流或电压值是指两者的平均值。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述分光镜(6)的分光比为50 50。
9.根据权利要求6所述的方法，其中控制器⑶还对驱动电路⑴进行控制，控制器 (8)控制驱动电路⑴的输出，使得驱动电路(1)的输出值等于存储器(9)中的所述参考值测量时的驱动电路⑴的输出值。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述的参考值包括多个。
全文摘要
电泵浦半导体激光器性能监测装置及方法。电泵浦的半导体激光器在性能没有发生变化的时候其输入的驱动电流和输出的光强的关系基本上保持恒定不变，例如，当输入的驱动电流为某一个数值时，其输出的光强也应该基本上为一个固定的数值，但是当激光器的性能改变后，例如出现了故障，则上述基本恒定的关系就会发生改变，通过监测上述关系的改变即可判断出半导体激光器的性能有没有发生变化。
文档编号G01R31/26GK102288888SQ20111016690
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月12日 优先权日2011年6月12日
发明者任芝, 李松涛 申请人:华北电力大学(保定)