均勻光功率密度的sled驅動電路的製作方法
2023-05-17 06:34:01
專利名稱：均勻光功率密度的sled驅動電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及SLED寬帶光源的調製光系統，具體涉及均勻光功率密度的SLED 驅動電路。
背景技術：
SLED寬帶光源是專為傳感、光纖陀螺、實驗室等特殊應用領域設計的超寬帶器件。 在很多光傳感與通訊的應用中，使用相對廉價的SLED寬帶光源，同時需要通過調製手段使出光光譜範圍窄。傳統的辦法是給SLED —個恆定的驅動電流，由於SLED寬帶光源的光譜特性成高斯分布，光功率密度不均勻，致使在需要的波段出光功率不夠。圖1所示為一種傳統的SLED的驅動電路，其本質是電流反饋。R2、R3分壓穩壓管 Dl設定SLED的驅動電流輸入運放Al的正向端，通過R5反饋回運放AQ的倒向端，給SLED 一個恆定的驅動電流。SLED寬帶光源的光譜特性成高斯分布，光功率密度不均勻。同時 SLED寬帶光源的中心波長離散性非常大，一般只能做到士 15nm，同時SLED的3dB帶寬只有40nm，這更造成了問題的嚴重性，在光源的中心波長兩邊的光譜功率密度非常小，很可能不能滿足基本使用需要。雖然通過提高驅動電流的辦法可以是SLED的整體出光功率加大， 但是由於高斯分布的特點，此時中心波長與中心波長兩邊的光譜功率密度的差別將更加明
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實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種均勻光功率密度的SLED驅動電路。本實用新型為解決上述技術問題所採取的技術方案為均勻光功率密度的SLED 驅動電路，其特徵在於它包括SLED寬帶光源，其輸出端與光調製單元連接，光調製單元的輸出端輸出光信號；用於驅動SLED寬帶光源的光源驅動電路，其輸出端與SLED寬帶光源連接；與光源驅動電路輸入端連接的出光功率設定電路；和電流反饋電路，包括檢測輸出光信號的光電檢測電路，以及與光電檢測電路連接的信號放大電路，信號放大電路與光源驅動電路反饋端連接。按上述方案，所述的光調製單元為可調濾波器。 按上述方案，所述的光電檢測電路包括光反饋通路以及PIN光電二極體，PIN光電二極體將光反饋通路的光信號轉為電信號經所述的信號放大電路二級放大後接入所述光源驅動電路的反饋端。按上述方案，所述的光調製單元輸出光路增加光分路器單元，所述的光反饋通路從光分路器獲取光信號。按上述方案，所述的光源驅動電路包括第一運算放大器Al和三極體Ql ；第一運算放大器Al的正向端為光源驅動電路輸入端，反向端為光源驅動電路反饋端，第一運算放大器Al的輸出端與三極體Ql的基極電連接；三極體Ql的集電極接工作電源，發射極接所述的SLED寬帶光源，SLED寬帶光源的另一端接地。按上述方案，所述的出光功率設定電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻 R3、第四電阻R4、穩壓管Dl和第一電容Cl ；工作電壓依次與第一電阻Rl、第二電阻R2、第四電阻R4串聯後連入第一運算放大器Al的正向端，第一電阻R1、第二電阻R2之間的節點通過穩壓管Dl接地，第二電阻R2、第四電阻R4之間的節點通過第三電阻R3接地，穩壓管Dl 兩端並聯第一電容Cl ；出光功率設定電路通過第二電阻R2、第三電阻R3分壓穩壓管Dl設定出光功率。本實用新型的工作原理為SLED寬帶光源的出射光在光調製單元的調製下，將寬帶光變換為窄帶光；在光路中平行於傳感器將出射光返回系統本身作為光的反饋輸入；通過它得到當前出光功率的信息，此時的光譜波段可以是使用範圍內任意的；將此功率與設定功率在光源驅動電路中比較，根據光源驅動電路的工作規則，輸入端與反饋端電壓相等， 這樣反應輸出光強的反饋光強就與設定光強相等，因此可以動態調節驅動電流，進而調節出光光強，以達到均勻功率密度的目的。本實用新型的有益效果為1、通過光電檢測電路和信號放大電路構成的電流反饋電路，實現出光光強在任何頻譜都與設定相等的作用。2、通過本實用新型電路，實現了將光譜功率密度高斯分布發光的SLED，在時間上基本均勻，成線性分布，解決了光功率密度不均勻的問題。3、經過本電路作用後，直接取光強做反饋量，相比較於電流做反饋量更直接，可以直接指定出光光強，簡化了系統調節工作，提高勞動效率。
圖1為傳統的SLED的驅動電路。圖2為本實用新型的結構框圖。圖3為本實用新型一實施例的電路原理圖。圖4為本實用新型在光纖光柵解調系統的應用圖。
具體實施方式
圖2為本實用新型的結構框圖，包括SLED寬帶光源，其輸出端與光調製單元連接； 用於驅動SLED寬帶光源的光源驅動電路；與光源驅動電路輸入端連接的出光功率設定電路；與光源驅動電路反饋端連接的電流反饋電路，包括檢測輸出光的光電檢測電路，以及與光電檢測電路連接的信號放大電路。光調製單元的輸出端輸出光信號，在光調製單元的輸出端設置光分路器單元使得光信號分為兩路，其中一路輸出，另一路給光電檢測電路作為光反饋用。圖4為本實用新型在光纖光柵解調系統的應用圖，本應用中光調製單元為可調濾波器，可調濾波器輸出的光信號經PIN光電二極體進行光電轉換後輸入給CPU進行監測；光分路器單元使得光信號分為兩路，其中一路輸出給光纖光柵傳感器進行光傳感或通訊用， 另一路給光電檢測電路作為光反饋用。SLED寬帶光源的出射光在光調製單元的調製下，將寬帶光變換為窄帶光，由光纖光柵反射光檢測現場物理量；在光路中平行於傳感器將出射光返回系統本身作為光的反饋輸入；通過它得到當前出光功率的信息，此時的光譜波段可以是使用範圍內任意的；將此功率與設定功率比較，就可以動態調節驅動電流，進而調節出光光強，以達到均勻功率密度的目的。圖3為本實用新型一實施例的電路原理圖。本實施例中，光源驅動電路採用傳統方式，包括第一運算放大器Al和三極體Ql ； 第一運算放大器Al的正向端為光源驅動電路輸入端，反向端為光源驅動電路反饋端，第一運算放大器Al的輸出端與三極體Ql的基極電連接，此電連接為通過第十電阻RlO連接 』三極體Ql的集電極接工作電源Vcc，發射極接所述的SLED寬帶光源，SLED寬帶光源的另一端接地。出光功率設定電路採用傳統的方式，包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、 第四電阻R4、穩壓管Dl和第一電容Cl ；工作電壓Vcc依次與第一電阻Rl、第二電阻R2、第四電阻R4串聯後連入第一運算放大器Al的正向端，第一電阻R1、第二電阻R2之間的節點通過穩壓管Dl接地，第二電阻R2、第四電阻R4之間的節點通過第三電阻R3接地，穩壓管 Dl兩端並聯第一電容Cl ；出光功率設定電路通過第二電阻R2、第三電阻R3分壓穩壓管Dl 設定出光功率。光電檢測電路包括光反饋通路以及PIN光電二極體，PIN光電二極體將光反饋通路的光信號轉為電信號經信號放大電路二級放大後接入光源驅動電路的反饋端，光反饋通路從光分路器獲取光信號。信號放大電路包括第二運算放大器A2、第三運算放大器A3、第五至第九電阻 R5-R9、第二電容C2和第三電容C3 ；第二運算放大器A2的正向端與PIN光電二極體的負極連接，倒向端與PIN光電二極體的正極連接並接地，輸出端通過第六電阻R6與第三運算放大器A3的正向端連接；第三運算放大器A3的倒向端通過第七電阻R7接地，第三運算放大器A3的輸出端通過第九電阻R9與第一運算放大器Al的倒向端連接；第三運算放大器A3 的倒向端與輸出端之間連接第八電阻R8 ；第三運算放大器A3的正向端通過第三電容C3接地；第二運算放大器A2的正向端與輸出端之間連接由第五電阻R5和第二電容C2構成的濾波器。根據運放的工作規則，倒向端與正向端電壓相等，這樣反應輸出光強的反饋光強就與設定光強相等。在光調製單元的作用下，輸出光譜可以是使用範圍內的任何值，此時反饋回的光譜與正在使用的光譜相同，光強相關，可以完全反應輸出光的信息。不論在任何光譜範圍，光功率密度都是均衡的。此時的驅動電流成反高斯分布。在參數的匹配方面，出光功率設定電路與光電檢測電路、光反饋通路之間應該滿足輸出光功率不超過SLED的最大輸出功率的要求，反饋值與設定值都位於第一運算放大器Al的線性工作範圍內。
權利要求1.均勻光功率密度的SLED驅動電路，其特徵在於它包括SLED寬帶光源，其輸出端與光調製單元連接，光調製單元的輸出端輸出光信號；用於驅動SLED寬帶光源的光源驅動電路，其輸出端與SLED寬帶光源連接；與光源驅動電路輸入端連接的出光功率設定電路；和電流反饋電路，包括檢測輸出光信號的光電檢測電路，以及與光電檢測電路連接的信號放大電路，信號放大電路與光源驅動電路反饋端連接。
2.根據權利要求1所述的均勻光功率密度的SLED驅動電路，其特徵在於所述的光調製單元為可調濾波器。
3.根據權利要求1所述的均勻光功率密度的SLED驅動電路，其特徵在於所述的光電檢測電路包括光反饋通路以及PIN光電二極體，PIN光電二極體將光反饋通路的光信號轉為電信號經所述的信號放大電路二級放大後接入所述光源驅動電路的反饋端。
4.根據權利要求3所述的均勻光功率密度的SLED驅動電路，其特徵在於所述的光調製單元輸出光路增加光分路器單元，所述的光反饋通路從光分路器獲取光信號。
5.根據權利要求1至4中任意一項所述的均勻光功率密度的SLED驅動電路，其特徵在於所述的光源驅動電路包括第一運算放大器Al和三極體Ql ；第一運算放大器Al的正向端為光源驅動電路輸入端，反向端為光源驅動電路反饋端，第一運算放大器Al的輸出端與三極體Ql的基極電連接；三極體Ql的集電極接工作電源，發射極接所述的SLED寬帶光源，SLED寬帶光源的另一端接地。
6.根據權利要求5所述的均勻光功率密度的SLED驅動電路，其特徵在於所述的出光功率設定電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、穩壓管Dl和第一電容Cl ；工作電壓依次與第一電阻R1、第二電阻R2、第四電阻R4串聯後連入第一運算放大器Al的正向端，第一電阻R1、第二電阻R2之間的節點通過穩壓管Dl接地，第二電阻R2、第四電阻R4之間的節點通過第三電阻R3接地，穩壓管Dl兩端並聯第一電容Cl ；出光功率設定電路通過第二電阻R2、第三電阻R3分壓穩壓管Dl設定出光功率。
專利摘要本實用新型提供一種均勻光功率密度的SLED驅動電路，其特徵在於它包括SLED寬帶光源，其輸出端與光調製單元連接；用於驅動SLED寬帶光源的光源驅動電路；與光源驅動電路輸入端連接的出光功率設定電路；與光源驅動電路反饋端連接的電流反饋電路，包括檢測輸出光的光電檢測電路，以及與光電檢測電路連接的信號放大電路。通過本實用新型所述的電路系統，可以解決光功率密度不均勻的問題。
文檔編號H05B37/02GK202160311SQ20112026364
公開日2012年3月7日 申請日期2011年7月25日 優先權日2011年7月25日
發明者印新達, 李珉端, 王劍, 祁耀斌 申請人:武漢理工光科股份有限公司