激光器光功率檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及激光器光功率檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種激光器光功率檢測電路，該電路包括：依次串聯(lián)連接的穩(wěn)壓電路、光電二極管、阻抗匹配及濾波電路；所述阻抗匹配及濾波電路包括運(yùn)算放大器和濾波單元并聯(lián)形成的并聯(lián)回路，以及與所述并聯(lián)回路串聯(lián)的第一電阻，所述運(yùn)算放大器的反向輸入端、輸出端分別與濾波單元的輸入端和輸出端連接；所述第一電阻的一端與光電二極管連接，另一端與所述運(yùn)算放大器的反向輸入端連接。本實(shí)用新型的檢測電路能夠?qū)崿F(xiàn)對激光器光功率準(zhǔn)確、高效的檢測，且檢測成本低。
【專利說明】激光器光功率檢測電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及激光器光功率檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉 及一種激光器光功率檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器是一種電致發(fā)光器件，被廣泛應(yīng)用于辦公設(shè)備，如打印機(jī)、激光傳真 機(jī)、或多功能外圍設(shè)備，以及光學(xué)記錄介質(zhì)，如可記錄壓縮盤、可擦寫壓縮盤、數(shù)字通用盤。 在半導(dǎo)體激光器中，安裝有兩個(gè)半導(dǎo)體元件，即激光二極管和光電二極管，激光二極管和光 電二極管分別被正向和反向偏置。激光輸出功率是激光器的關(guān)鍵參數(shù)之一，在激光加工領(lǐng) 域，激光的光功率直接影響加工范圍、加工工藝和加工質(zhì)量等參數(shù)，因此，激光功率的檢測 效驗(yàn)是激光器不可缺少的組成部分，現(xiàn)有技術(shù)中，輸出光功率大于80W的大功率半導(dǎo)體激 光器在出廠時(shí)會(huì)在激光出光口處添加激光通道的保護(hù)鏡片以及光路透過鏡片，在使用過程 中如果光纖損壞或者窗口有灰塵污染都會(huì)導(dǎo)致激光在工作時(shí)輸出功率出現(xiàn)衰減，且光纖芯 徑只有0.22 u m,人眼很難看出問題，人工的測試判斷方式很吃力；另外，激光器設(shè)備的外 殼內(nèi)設(shè)有激光器保護(hù)窗口，但查看保護(hù)窗口需將激光器置于環(huán)境要求較高的實(shí)驗(yàn)室中，操 作不便；如果是激光器內(nèi)部的發(fā)光組件發(fā)生衰減，還需將激光器送專業(yè)測試機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測， 耗時(shí)，效率低。鑒于此，克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷是本【技術(shù)領(lǐng)域】亟待解決的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種激光器光功率檢測電路，準(zhǔn)確、高效的對激光器 光功率進(jìn)行檢測，檢測成本低。
[0004]本實(shí)用新型的目的可通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0005]一種激光器光功率檢測電路，包括:
[0006]依次串聯(lián)連接的穩(wěn)壓電路、光電二極管、阻抗匹配及濾波電路，其中，光電二極管 設(shè)于激光器單元中，激光器單元包括作為光發(fā)射元件的激光二極管和作為光接收元件的光 電二極管，激光二極管的陽極與光電二極管的陰極連接。
[0007]所述阻抗匹配及濾波電路包括運(yùn)算放大器和濾波單元并聯(lián)形成的并聯(lián)回路，以及 與所述并聯(lián)回路串聯(lián)的第一電阻，所述運(yùn)算放大器的反向輸入端、輸出端分別與濾波單元 的輸入端和輸出端連接；所述第一電阻的一端與光電二極管連接，另一端與所述運(yùn)算放大 器的反向輸入端連接。
[0008]優(yōu)選地，所述檢測電路還包括一用于為光電二極管提供反向電壓的偏壓提供元 件，所述偏壓提供元件與所述穩(wěn)壓電路連接。
[0009]優(yōu)選地，所述濾波單元包括并聯(lián)連接的第一電容和第二電阻。
[0010]優(yōu)選地，所述運(yùn)算放大器的正電源端通過一、電源濾波器與外接正電源連接，所述 運(yùn)算放大器的負(fù)電源端接地。
[0011]優(yōu)選地，所述運(yùn)算放大器的正向輸入端接地。[0012]優(yōu)選地，所述電源濾波器包括并聯(lián)連接的第二電容和第三電容。
[0013]優(yōu)選地，所述穩(wěn)壓電路包括并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片、第三電阻、第四電阻、第五電阻和第四電容，所述并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片具有陰極端、陽極端、參考端；所述并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片的參考端通過第三電阻與陰極端連接；所述參考端通過第四電阻與外接負(fù)電源連接；所述陽極端通過第四電容接地；所述陽極端與外接負(fù)電源連接；所述陰極端通過第五電阻接地；所述陰極端與所述光電二極管連接。[0014]優(yōu)選地，所述并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片為TL431型號(hào)的芯片。
[0015]優(yōu)選地，所述檢測電路還包括用于檢測光電二極管反饋電壓的電壓檢測單元，所述電壓檢測單元與所述運(yùn)算放大器的輸出端連接。
[0016]光電二極管檢測激光器光功率的原理:光電二極管在反向電壓和激光的共同作用下產(chǎn)生光電流，由一采樣電阻將光電二極管的光電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再將所得電壓信號(hào)用運(yùn)算放大器放大，上述電壓信號(hào)即為光電二極管的反饋電壓，該反饋電壓的大小與光電流大小成正比，光電流的大小由反向電壓和激光器發(fā)射光的功率決定；若反向電壓為固定值，光電流與光功率有關(guān)，即在反向電壓固定時(shí)，反饋電壓隨光功率的變化而變化。
[0017]利用本實(shí)用新型的激光器光功率檢測電路對激光器光功率進(jìn)行檢測的方法，包括如下步驟:
[0018]步驟1:獲得反饋電壓-激光器光功率曲線；
[0019]在激光器輸出光功率的范圍內(nèi)，均勻米集多個(gè)光功率值，在同一反向電壓作用下，檢測得到對應(yīng)的反饋電壓值，得到多組光功率和反饋電壓的數(shù)據(jù)對；采集的光功率值應(yīng)該能夠覆蓋激光器輸出光功率的范圍，例如，激光器輸出光功率為0-80W，則可以將采樣光功率值設(shè)置為5W、10W、15W……80W，然后在這些光功率下，檢測反饋電壓，得到(光功率，反饋電壓)的數(shù)據(jù)對，如(5，0.31)、(10，0.62)、(15，0.93)……(80，5);對上述多組光功率和反饋電壓的數(shù)據(jù)對進(jìn)行曲線擬合，得到反饋電壓-激光器光功率曲線，所得曲線的描述精度取決于采樣點(diǎn)的多少及分布情況等。
[0020]步驟2:檢測光電二極管的反饋電壓，根據(jù)反饋電壓值以及步驟I所得反饋電壓-激光器光功率曲線計(jì)算激光器光功率；
[0021]雖然所獲得的激光器光功率為計(jì)算所得，與實(shí)際輸出的光功率可能存在偏差，但是只要偏差控制在可接受的范圍內(nèi)即可滿足校正要求。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于，本實(shí)用新型的激光器光功率檢測電路通過穩(wěn)壓電路為光電二極管提供固定的反向電壓，使其產(chǎn)生光電流，再將光電流經(jīng)過阻抗匹配及濾波電路的電流電壓轉(zhuǎn)換及信號(hào)放大作用輸出一反饋電壓，通過檢測該反饋電壓，間接計(jì)算激光器光功率，實(shí)現(xiàn)了對激光器光功率準(zhǔn)確、高效的檢測，且檢測成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的激光器光功率檢測電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的激光器光功率檢測電路的電路圖；
[0025]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例3的激光器光功率檢測方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】[0026]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和具體 實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解 釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0027]此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之 間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0028]實(shí)施例1
[0029]本實(shí)用新型實(shí)施例1提供了一種激光器光功率檢測電路，如圖1所示，該電路包 括:依次串聯(lián)連接的偏壓提供元件4、穩(wěn)壓電路1、光電二極管2和阻抗匹配及濾波電路3， 其中，阻抗匹配及濾波電路3包括運(yùn)算放大器32和濾波單元31并聯(lián)形成的并聯(lián)回路，以及 與該并聯(lián)回路串聯(lián)的第一電阻33，運(yùn)算放大器32的反向輸入端、輸出端分別與濾波單元31 的輸入端和輸出端連接；第一電阻33的一端與光電二極管2連接,另一端與運(yùn)算放大器32 的反向輸入端連接。
[0030]該偏壓提供元件4用于為光電二極管2提供反向電壓，該偏壓提供元件4與穩(wěn)壓 電路I連接。
[0031]本實(shí)施例的激光器光功率檢測電路通過偏壓提供元件為光電二極管提供反向電 壓，反向電壓經(jīng)穩(wěn)壓電路作用后向光電二極管輸出固定的反向電壓，使其產(chǎn)生光電流，再將 光電流經(jīng)過阻抗匹配及濾波電路的電流電壓轉(zhuǎn)換及信號(hào)放大作用輸出一反饋電壓，其中電 流電壓轉(zhuǎn)換由第一電阻實(shí)現(xiàn)，通過檢測該反饋電壓，間接計(jì)算激光器光功率，實(shí)現(xiàn)了對激光 器光功率準(zhǔn)確、高效的檢測，且檢測成本低。
[0032]實(shí)施例2
[0033]本實(shí)用新型實(shí)施例2提供了一種激光器光功率檢測電路，如圖2所示，該電路包 括:依次串聯(lián)連接的穩(wěn)壓電路1、光電二極管2和阻抗匹配及濾波電路3。
[0034]其中，阻抗匹配及濾波電路3包括運(yùn)算放大器32和濾波單元31并聯(lián)形成的并聯(lián) 回路，以及與該并聯(lián)回路串聯(lián)的第一電阻33，運(yùn)算放大器32的反向輸入端、輸出端分別與 濾波單兀31的輸入端和輸出端連接；第一電阻33的一端與光電二極管2連接,另一端與運(yùn) 算放大器32的反向輸入端連接。
[0035]進(jìn)一步地，濾波單元31包括并聯(lián)連接的第一電容C44和第二電阻R67。
[0036]進(jìn)一步地，運(yùn)算放大器32的正電源端通過電源濾波器與外接正電源連接，運(yùn)算放 大器32的負(fù)電源端接地，運(yùn)算放大器32的正向輸入端接地；電源濾波器包括并聯(lián)連接的第 二電容C45和第三電容C46。
[0037]進(jìn)一步地，穩(wěn)壓電路I包括并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片TL5、第三電阻R72、第四電阻R71、 第五電阻R75和第四電容C47，該并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片TL5具有陰極端(K端)、陽極端(A端)、 參考端(R端)，其中，R端通過第三電阻R72與K端連接，R端通過第四電阻R71與外接負(fù)電 源連接；A端通過第四電容C47接地，A端與外接負(fù)電源連接，K端通過第五電阻R75接地， K端與所述光電二極管2連接。在本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選方案中，并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片TL5為 TL431型號(hào)的芯片。
[0038]進(jìn)一步地，本實(shí)施例的檢測電路還包括用于檢測光電二極管2反饋電壓的電壓檢 測單元，該電壓檢測單元與運(yùn)算放大器32的輸出端連接。
[0039]在本實(shí)施例中，通過改變第三電阻R72和第四電阻R71的比例關(guān)系可改變并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片TL5的輸出電壓，例如:該穩(wěn)壓電路I中的外接負(fù)電源的電壓為-12V，通過第三電阻R72和第四電阻R71的比例換算，將并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片TL5的輸出電壓控制為-5V。
[0040]實(shí)施例3
[0041]本實(shí)用新型實(shí)施例3提供了一種激光器光功率檢測方法，利用實(shí)施例1中的激光器光功率檢測電路對激光器的光功率進(jìn)行檢測，如圖3所述，該方法包括如下步驟:
[0042]步驟S301:獲得反饋電壓-激光器光功率曲線；
[0043]在激光器輸出光功率的范圍內(nèi)，均勻米集多個(gè)光功率值，在同一反向電壓作用下，檢測得到對應(yīng)的反饋電壓值，得到多組光功率和反饋電壓的數(shù)據(jù)對；采集的光功率值應(yīng)該能夠覆蓋激光器輸出光功率的范圍，例如，激光器輸出光功率為0-80W，則可以將采樣光功率值設(shè)置為5W、10W、15W……80W，然后在這些光功率下，檢測反饋電壓，得到(光功率，反饋電壓)的數(shù)據(jù)對，如(5，0.31)、(10，0.62)、(15，0.93)……(80，5);對上述多組光功率和反饋電壓的數(shù)據(jù)對進(jìn)行曲線擬合，得到反饋電壓-激光器光功率曲線，所得曲線的描述精度取決于采樣點(diǎn)的多少及分布情況等。
[0044]步驟S302:檢測光電二極管的反饋電壓，根據(jù)反饋電壓值以及步驟S301所得反饋電壓-激光器光功率曲線計(jì)算激光器光功率；
[0045]雖然所獲得的激光器光功率為計(jì)算所得，與實(shí)際輸出的光功率可能存在偏差，但是只要偏差控制在可接受的范圍內(nèi)即可滿足校正要求。
[0046]以上所述本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。任何根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思所做出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光器光功率檢測電路，其特征在于，包括: 依次串聯(lián)連接的穩(wěn)壓電路、光電二極管、阻抗匹配及濾波電路； 所述阻抗匹配及濾波電路包括運(yùn)算放大器和濾波單元并聯(lián)形成的并聯(lián)回路，以及與所述并聯(lián)回路串聯(lián)的第一電阻，所述運(yùn)算放大器的反向輸入端、輸出端分別與濾波單元的輸入端和輸出端連接；所述第一電阻的一端與光電二極管連接，另一端與所述運(yùn)算放大器的反向輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器光功率檢測電路，其特征在于，所述檢測電路還包括一用于為光電二極管提供反向電壓的偏壓提供元件，所述偏壓提供元件與所述穩(wěn)壓電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器光功率檢測電路，其特征在于，所述濾波單元包括并聯(lián)連接的第一電容和第二電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器光功率檢測電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器的正電源端通過電源濾波器與外接正電源連接，所述運(yùn)算放大器的負(fù)電源端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光器光功率檢測電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器的正向輸入端接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光器光功率檢測電路，其特征在于，所述電源濾波器包括并聯(lián)連接的第二電容和第三電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器光功率檢測電路，其特征在于，所述穩(wěn)壓電路包括并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片、第三電阻、第四電阻、第五電阻和第四電容，所述并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片具有陰極端、陽極端、參考端；所述并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片的參考端通過第三電阻與陰極端連接；所述參考端通過第四電阻與外接負(fù)電源連接；所述陽極端通過第四電容接地；所述陽極端與外接負(fù)電源連接；所述陰極端通過第五電阻接地；所述陰極端與所述光電二極管連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光器光功率檢測電路，其特征在于，所述并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片為TL431型號(hào)的芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器光功率檢測電路，其特征在于，所述檢測電路還包括用于檢測光電二極管反饋電壓的電壓檢測單元，所述電壓檢測單元與所述運(yùn)算放大器的輸出端連接。
【文檔編號(hào)】G01J1/44GK203422158SQ201320535499
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】楊林, 李曦, 王志宏 申請人:武漢洛芙科技有限公司