一种中远红外激光调制装置的制作方法

1.本实用新型涉及激光调制的技术领域，具体涉及一种中远红外激光调制装置。


背景技术：

2.随着科技的发展和研究的深入，尤其是低温辐射计的发明使光辐射计的不确定度改善到了105量级，这就对待测光源功率的稳定性提出了很高的要求。激光因其准直性、单色性和高功率密度等优点而被选用。一般的激光器本身的功率稳定性约在百分之几的范围，不能直接使用，需要采取一定的稳功率措施，使其功率稳定度达到与低温辐射计相匹配的水平。稳定激光功率主要有两个途径，一是通过电源调整、谐振腔调节以及频率稳定等方法在激光器本身上实现激光功率的稳定；二是通过光反馈的方法直接对激光输出光束进行调制，以抵消激光鼠的功率起伏。前者可以把功率控制在1％附近，后者可以达到104量级，因此本专利选择使用外调制的方法。
3.但是，半导体激光器对供电电流要求严苛，在公用电网、外界电源、日光灯、电机的启停等干扰下，也会对激光功率的稳定造成影响。


技术实现要素：

4.基于上述表述，本实用新型提供了一种中远红外激光调制装置，通过设置时序电路、驱动电路、隔离电路和执行电路，实现激光器的慢启动，避免大功率激光的瞬时输出，保证激光功率的稳定。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种中远红外激光调制装置，包括电源、慢启动单元、激光器和声光调制器；所述电源通过慢启动单元与所述激光器电连接，并且所述声光调制器连接所述激光器的输出端，通过布拉格衍射对激光进行调制；
6.所述慢启动单元包括时序电路、驱动电路、隔离电路和执行电路；所述时序电路的输出端连接所述驱动电路的输入端，用于向所述驱动电路发送延时驱动信号；所述驱动电路的输出端通过所述隔离电路连接所述执行电路，用于向所述执行电路发送慢启动驱动信号；所述隔离电路用于隔离强弱电；所述执行电路安装在所述电源和所述激光器之间，用于实现所述激光器的慢启动。
7.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
8.进一步的，所述时序电路包括运算放大器；
9.所述运算放大器的反向输入端通过电阻r1连接供电电压，并通过电阻r2接地，所述电阻r2还并联有电容c1；
10.所述运算放大器的正向输入端通过电阻r3连接供电电压，并通过电容c2接地；所述电阻r3还并联有二极管v1，二极管v1的正极连接所述运算放大器的正向输入端，负极连接供电电压；
11.所述运算放大器的负电源端连接反向供电电压，并通过电容c4接地；
12.所述运算放大器的正电源端连接供电电压，并通过电容c5接地；
13.所述运算放大器的输出端连接所述驱动电路。
14.进一步的，所述驱动电路包括时基芯片；
15.所述时基芯片的vcc引脚连接供电电压，并通过电容c6接地，通过电阻r4连接dis引脚；所述时基芯片的gnd引脚接地，cv端通过电容c7接地，thr引脚通过电容c8接地，tng引脚与thr引脚短接，dis通过电阻r5连接thr引脚，r引脚通过电阻r6连接所述时序电路；
16.所述时基芯片的q引脚通过串联的电阻r7和电阻r8连接供电电压；三极管q1的发射极连接供电电压，基极连接所述电阻r7和所述电阻r8的连接处；二极管v2和二极管v3的正极相连，并且二极管v2的负极连接所述三极管q1的集电极，二极管v3的负极通过电阻r9接地，电阻r9还与电容c9并联；
17.所述二极管v2的负极和二极管v3的负极均连接所述隔离电路。
18.进一步的，所述隔离电路包括隔离变压器，所述隔离变压器的一次侧连接所述驱动电路；所述隔离变压器的二次侧一端连接二极管v4的正极；电阻r10的一端连接所述隔离变压器的二次侧另一端，电阻r10的另一端连接所述二极管v4的负极；电阻r10的两端连接执行电路。
19.进一步的，所述执行电路包括晶闸管vt1、电阻r11、电阻r12、电容c10和电解电容c11；
20.所述晶闸管vt1串联在所述电源和所述激光器之间的一路上，所述电阻r11的一端连接所述晶闸管vt1的正极，所述电阻r12和所述电容c10串联后再与所述电阻r11并联；所述电阻r11的另一端和所述晶闸管vt1的门极连接所述隔离电路；
21.所述电解电容c11的一端连接所述晶闸管vt1的负极，另一端连接所述电源负极。
22.进一步的，还包括分束器、光电转换器、a/d转换器和fpga程序控制单元；所述分束器连接所述声光调制器的输出端，并将激光分成两束；所述光电转换器的输入端连接所述分束器的其中一个输出端，所述光电转换器的输出端连接所述a/d转换器的输入端，所述a/d转换器的输出端连接所述fpga程序控制单元的输入端，所述fpga程序控制单元的输出端连接所述声光调制器。
23.进一步的，还包括真空屏蔽仓，所述声光调制器和所述分束器均安装在所述真空屏蔽仓内。
24.进一步的，所述电源为交流电源，并且所述电源和所述慢启动单元之间设置有桥式整流电路。
25.与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下有益技术效果：
26.1、本实用新型通过设置时序电路、驱动电路、隔离电路和执行电路，实现激光器的慢启动，避免大功率激光的瞬时输出，保证激光功率的稳定；
27.2、通过设置fpga程序控制单元完成对电信号的分析、计算和处理，fpga程序控制单元按照预定算法输出反馈调制信号给声光调制器，改变衍射效率，从而进一步保证激光功率稳定。
附图说明
28.图1为本实用新型实施例提供的一种中远红外激光调制装置的结构示意图；
29.图2为本实用新型实施例中时序电路的电路结构示意图；
30.图3为本实用新型实施例中驱动电路的电路结构示意图；
31.图4为本实用新型实施例中隔离电路的电路结构示意图；
32.图5为本实用新型实施例中执行电路的电路结构示意图；
33.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
34.1、电源；2、桥式整流器；3、慢启动单元；301、时序电路；302、驱动电路；303、隔离电路；304、执行电路；4、激光器；5、声光调制器；6、分束器；7、光电转换器；8、a/d转换器；9、fpga程序控制单元；10、真空屏蔽仓。
具体实施方式
35.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
37.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
38.一种中远红外激光调制装置，包括电源1、慢启动单元3、激光器4、声光调制器5、分束器6、光电转换器7、a/d转换器8和fpga程序控制单元9。
39.电源1通过慢启动单元3与激光器4电连接，并且声光调制器5连接激光器4的输出端，通过布拉格衍射对激光进行调制。分束器6连接声光调制器5的输出端，并将激光分成两束，并分别从两个输出端输出。分束器6的其中一个输出端输出的激光作为输出，光电转换器7的输入端连接分束器6的另一个输出端，光电转换器7的输出端连接a/d转换器8的输入端，a/d转换器8的输出端连接fpga程序控制单元9的输入端，fpga程序控制单元9的输出端连接声光调制器5。
40.另外，本实施例中的电源1位交流电源，电源1和慢启动电路3之间还设置有桥式整流器2。声光调制器5和分束器6均安装在一真空屏蔽仓10内。
41.本实用新型通过设置慢启动单元3，实现了激光器4的慢启动，避免大功率激光的瞬时输出，保证激光功率的稳定。另外，通过设置fpga程序控制单元9完成对电信号的分析、计算和处理，fpga程序控制单元9按照预定算法输出反馈调制信号给声光调制器5，当加载在产生超声波的换能晶体上的电压发生变化时，则激光通过声光调制器5后的衍射效率也随之发生变化，从而进一步保证激光功率稳定。
42.具体的，慢启动单元3包括时序电路301、驱动电路302、隔离电路303和执行电路304。
43.其中，时序电路301包括运算放大器n1。运算放大器n1的反向输入端通过电阻r1连接12v的供电电压，并通过电阻r2接地，电阻r2还并联有电容c1。运算放大器n1的正向输入端通过电阻r3连接12v的供电电压，并通过电容c2接地。电阻r3还并联有二极管v1，二极管
v1的正极连接运算放大器n1的正向输入端，负极连接12v的供电电压。运算放大器n1的负电源端连接-12v的反向供电电压，并通过电容c4接地。运算放大器n1的正电源端连接12v的供电电压，并通过电容c5接地。
44.电阻r1与电阻r2分压得到一个基准电压，作为运算放大器n1的反向输入端的输入信号。12v的供电电压通过电阻r3给电容c2充电到基准电压后比较器实现信号反转，运算放大器n1的输出信号传递给后级的驱动电路302作为延时驱动信号。
45.驱动电路302包括时基芯片n2。时基芯片n2的vcc引脚连接12v的供电电压，并通过电容c6接地，通过电阻r4连接dis引脚。时基芯片n2的gnd引脚接地，cv端通过电容c7接地，thr引脚通过电容c8接地，tng引脚与thr引脚短接，dis通过电阻r5连接thr引脚，r引脚通过电阻r6连接运算放大器n1的输出端。时基芯片n2的q引脚通过串联的电阻r7和电阻r8连接12v的供电电压。三极管q1的发射极连接12v的供电电压，基极连接电阻r7和电阻r8的连接处。二极管v2和二极管v3的正极相连，并且二极管v2的负极连接三极管q1的集电极，二极管v3的负极通过电阻r9接地，电阻r9还与电容c9并联。
46.当时序电路301发出延时驱动信号时，时基电路n2的r引脚接收到一个高电平信号，继而时基电路n2的q脚发出一个连续的高频方波信号。当方波信号处于高电平时，三极管q1处于开关截止的状态；当方波信号处于低电平时，由三极管q1处于开关导通的状态，并将所得到的电压及集电极电流传递给隔离电路303，从而通过隔离电路303向执行电路304发送缓启动驱动信号。
47.隔离电路303包括隔离变压器t1，隔离变压器t1的一次侧两端分别连接二极管v2的负极和二极管v3的负极。隔离变压器t1的二次侧一端连接二极管v4的正极。电阻r10的一端连接隔离变压器t1的二次侧另一端，电阻r10的另一端连接二极管v4的负极。隔离电路303起到隔离强弱电的作用。
48.执行电路包括晶闸管vt1、电阻r11、电阻r12、电容c10和电解电容c11。晶闸管vt1的正极连接桥式整流器2的输出端正极，负极连接激光器4，桥式整流器2的输出端负极直接连接激光器4。电阻r11的一端连接晶闸管vt1的正极，电阻r12和电容c10串联后再与电阻r11并联。电阻r11的另一端和晶闸管vt1的门极连接电阻r10的两端。电解电容c11的一端连接晶闸管vt1的负极，另一端连接电源负极。晶闸管vt1的门级接收缓启动驱动信号时，电源1经桥式整流器2整流后通过晶闸管vt1给电解电容c11充电。
49.以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。