一种半导体激光器控制系统的制作方法

本技术涉及半导体激光器控制领域，特别涉及一种半导体激光器控制系统。

背景技术：

1、半导体激光器凭借结构紧凑、光束质量好、寿命长及性能稳定等优点，在通讯、材料加工制造、军事、医疗等领域大展拳脚。激光设备应用领域很广。特别是在光学断面成像技术(optical coherence tomography,oct)中作为关键的光电子器件，半导体激光器的性能直接关系到oct系统的成像分辨和可探测的截面深度等核心技术指标。

2、四段式宽调谐快速扫频半导体激光器包括：半导体光放大单元(soa)、两个无源腔体区a、激光区b、相位调节区c和功率放大区d。在实现激光芯片超宽扫频范围的同时，仍能保证足够的小的动态线宽和足够高的边模抑制比，通过改变功率放大区d的注入电流,可达到进一步提高输出功率的目的。所以四段式宽调谐快速扫频半导体激光器能为新一代oct系统提供高性能的激光光源和应用系统环境。

3、目前可调谐半导体激光器的调谐实现原理主要分为：电压/电流调谐、温度调谐和机械调谐三种。四段式宽调谐快速扫频半导体激光器采用电压/电流调谐方式。波长调节是通过改变两个无源腔体区a反向pn节的偏置电压，当施加电压改变时，可以影响反偏pn结处的载流子积累密度，进而对无源腔体区a中的材料折射率进行调节，从而获得可调的梳妆反射谱。两个无源腔体区a的长度可以不同，这样梳妆反射谱的峰-峰值略有差别，可以产生游标效应，对激光区b的激光进行单纵模的反馈。通过分别改变两个无源腔体区a的电压，利用游标效应，可以实现大范围调谐和激光器的快速扫频工作。相位调节区c的工作原理与两端的无源腔体区a一样，通过改变施加在调节区c两端的电压来调节中间部分整体的相位，使得激射波长的波长峰能够和两端无源腔体区a通过游标效应选择出来的激射波长峰值对上，从而减小激射线宽。

4、但现有的可调谐激光器控制系控制波长的精度不高且不稳定，并且统满足不了四段式宽调谐快速扫频半导体激光器的使用功能，不能同时提供三路独立电压源控制两个无源腔体a区、一个相位调节区c，三路独立电流源分别控制功率放大器d、激光区b、半导体光放大单元soa，外加一路半导体制冷片控制模块，目前市场急需解决该问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型实施例中提供一种半导体激光器控制系统，实现纳秒级的快速波长调谐。

2、本实用新型实施例中提供的一种半导体激光器控制系统，包括微处理器控制模块、多路相互独立的dac转换模块、多路相互独立的压控电压源模块、多路相互独立的压控电流源模块、多路相互独立的adc转换模块、多路相互独立的电压采集模块、多路相互独立的电流采集模块、温度采样反馈模块以及通讯模块；

3、所述微处理器控制模块通过所述通讯模块与上位机通讯、接收所述上位机的控制指令控制半导体激光器工作并将所述半导体激光器的工作数据信息回传至所述上位机，其中，所述半导体激光器包括第一无源腔体区、第二无源腔体区、相位调节区、激光区、功率放大器、半导体光放大单元；

4、所述dac转换模块用于根据所述微处理器控制模块的控制指令将电压分成目标数量份的模拟电压，所述模拟电压用于所述半导体激光器的控制压控电压源模块或压控电流源模块；

5、所述压控电压源模块用于根据输入电压信号的不同改变输出电压，利用所述输出电压控制所述半导体激光器的无源腔体区以及相位调节区以；

6、所述压控电流源模块用于根据输入电压信号的不同改变输出电流，所述输出电流用于控制述半导体激光器的功率放大器、激光区以及半导体光放大单元；

7、所述adc转换模块用于将所述电压采集模块、所述电流采集模块采集到的电压信号、电流信号转换成目标数量的数字信号，并将所述数字信号发送给所述微处理器控制模块；

8、所述电流采集模块用于采集所在电路的电流信号，并将电流信号转换为电压信号传递给所述adc转换模块；

9、所述电压采集模块用于采集所在电路的电压信号，并将电压信号传递给adc转换模块；

10、所述温度采样反馈模块，与所述微处理器控制模块电连接，用于实际监测半导体激光器温度；

11、所述通讯模块用于微处理器控制模块与所述上位机通讯。

12、作为一种可选的方案，所述多路相互独立的dac转换模块包括7路独立的dac转换模块，分别为第一dac转换模块、第二dac转换模块、第三dac转换模块、第四dac转换模块、第五dac转换模块、第六dac转换模块和第七dac转换模块；

13、所述多路相互独立的压控电压源模块包括3路独立的压控电压源模块，分别为第一压控电压源模块、第二压控电压源模块以及第三压控电压源模块；

14、多路相互独立的压控电流源模块为3路独立的压控电流源模块，分别为第一压控电流源模块、第二压控电流源模块及第三压控电流源模块；

15、所述多路相互独立的adc转换模块包括7路独立的adc转换模块，分别为第一adc转换模块、第二adc转换模块、第三adc转换模块、第四adc转换模块、第五adc转换模块、第六adc转换模块以及第七adc转换模块；

16、所述多路相互独立的电压采集模块为3路独立的电压采集模块，分别为第一电压采集模块、第二电压采集模块以及第三电压采集模块；

17、所述多路相互独立的电流采集模块为4路独立的电流采集模块，分别为第一电流采集模块、第二电流采集模块、第三电流采集模块以及第四电流采集模块。

18、作为一种可选的方案，所述第一dac转换模块通过所述第一压控电流源模块与所述半导体光放大单元连接，所述第一dac转换模块输出的第一模拟电压信号控制所述第一压控电流源模块输出第一调谐电流信号调谐所述半导体光放大单元；

19、所述第二dac转换模块通过所述第二压控电流源模块与所述功率放大器连接，所述第二dac转换模块输出的第二模拟电压信号控制所述第二压控电流源模块输出第二调谐电流信号调谐所述功率放大器；

20、所述第三dac转换模块通过所述第一压控电压源模块与所述第一无源腔体区连接，所述第三dac转换模块输出的第三模拟电压信号控制所述第一压控电压源模块输出第一调谐电压信号调谐第一无源腔体区；

21、所述第四dac转换模块通过所述第三压控电流源模块与所述激光区连接，所述第四dac转换模块输出的第四模拟电压信号控制所述第三压控电流源模块输出第三调谐电流信号调谐所述激光区；

22、所述第五dac转换模块通过所述第二压控电压源模块与所述相位调节区连接，所述第五dac转换模块输出的第五模拟电压信号控制所述第二压控电压源模块输出第二调谐电压信号调谐所述相位调节区；

23、所述第六dac转换模块通过所述第三压控电压源模块与所述第二无源腔体区连接，所述第六dac转换模块输出的第六模拟电压信号控制所述第三压控电压源模块输出第三调谐电压信号调谐第二无源腔体区。

24、作为一种可选的方案，所述微处理器控制模块通过所述第一dac转换模块控制所述第一压控电流源输出第一电流，所述第一电流采集模块采集所述第一压控电流源输出的所述第一电流并将采集得到的第一电流信号传递给所述第一adc转换模块，所述第一电流采集模块、所述第一adc转换模块将所述第一电流信号转换为第一数字信号传递给所述微处理器控制模块；

25、所述微处理器控制模块通过所述第二dac转换模块控制所述第二压控电流源输出第二电流，所述第二电流采集模块采集所述第二压控电流源输出的所述第二电流并将采集得到的第二电流信号传递给所述第二adc转换模块，所述第二电流采集模块、所述第二adc转换模块将所述第二电流信号转换为第二数字信号传递给所述微处理器控制模块；

26、所述微处理器控制模块通过所述第三dac转换模块控制所述第一压控电压源输出第一电压，所述第一电压采集模块采集所述第一压控电压源输出的所述第一电压并将采集得到的第一电压信号传递给所述第三adc转换模块，所述第一电压采集模块、所述第三adc转换模块将所述第一电压信号转换为第三数字信号传递给所述微处理器控制模块；

27、所述微处理器控制模块通过所述第四dac转换模块控制所述第三压控电流源输出第三电流，所述第三电流采集模块采集所述第三压控电流源输出的所述第三电流并将采集得到的第三电流信号传递给所述第四adc转换模块，所述第三电流采集模块、所述第四adc转换模块将所述第三电流信号转换为第四数字信号传递给所述微处理器控制模块；

28、所述微处理器控制模块通过所述第五dac转换模块控制所述第二压控电压源输出第二电压，所述第二电压采集模块采集所述第二压控电压源输出的所述第二电压并将采集得到的第二电压信号传递给所述第五adc转换模块，所述第二电压采集模块、所述第五adc转换模块将所述第二电压信号转换为第五数字信号传递给所述微处理器控制模块；

29、所述微处理器控制模块通过所述第六dac转换模块控制所述第三压控电压源输出第三电压，所述第三电压采集模块采集所述第三压控电压源输出的所述第三电压并将采集得到的第三电压信号传递给所述第六adc转换模块，所述第三电压采集模块、所述第六adc转换模块将所述第三电压信号转换为第六数字信号传递给所述微处理器控制模块。

30、作为一种可选的方案，还包括用于采集所述半导体激光器温度的热敏电阻、用于调节所述半导体激光器温度的半导体制冷片以及用于控制所述半导体制冷片工作的半导体制冷控制模块，所述第七dac转换模块控制通过所述半导体制冷控制模块与所述半导体制冷片电连接，所述第四电流采集模块与所述半导体制冷片电连接，所述第七adc转换模块通过所述第四电流采集模块采集所述半导体制冷片的制冷控制电流，所述热敏电阻与所述半导体激光器、所述半导体制冷片封装为一体，所述微处理器控制模块通过所述温度采样反馈模块获取所述热敏电阻的温度，所述温度采样反馈模块通过所述热敏电阻采集所述半导体激光器的管芯温度，并将测量温度值反馈给所述微处理器控制模块，所述微处理器控制模块根据所述测量温度值控制所述压控电流源模块调整所述半导体制冷片的制冷控制电流进行制冷效率调节。

31、作为一种可选的方案，还包括用于存储控制系统控制数据的数据存储模块和用于给控制系统散热并保持处于恒温工作环境的散热模块，所述数据存储模块、所述散热模块分别与所述微处理器控制模块电连接。

32、作为一种可选的方案，所述半导体制冷控制模块包括h桥驱动电路，所述h桥驱动电路与所述半导体制冷片电连接，通过所述第七dac转换模块控制所述h桥驱动电路的供电电流控制所述半导体制冷片的制冷效率。

33、作为一种可选的方案，所述散热模块为风冷散热器，所述风冷散热器包括风扇、散热片以及导热管。

34、作为一种可选的方案，所述微处理器控制模块包括pga可编程逻辑控制器或arm处理器。

35、作为一种可选的方案，所述半导体激光器为四段式宽调谐快速扫频半导体激光器。

36、本实用新型实施例中提供的半导体激光器控制系统可以提供3路压控电压源模块输出，4路压控电流源模块输出，有多种电压、电流输出组合，通过上位机9控制可驱动不同种类的激光器，设计中的压控电压源、压控电流源相对独立，可实现对每一路电压、电流的大小和频率单独控制，通过特定的处理电路，实现电压、电流的连续输出、输出同步性好等特点，以高性能dsp运算处理器为核心的微处理器控制模块，经过查表计算，实施控制各路压控电流源的电流值和压控电压源的电压值，可以控制半导体激光器实现纳秒级的快速波长调谐。