技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光領(lǐng)域，特別涉及一種激光模組和包含其的激光控制儀。

背景技術(shù)：

在科研院所和高校的實(shí)驗(yàn)測(cè)試階段，經(jīng)常需要控制半導(dǎo)體激光器的光強(qiáng)和脈寬，以便測(cè)試樣品在不同光強(qiáng)和脈寬條件下的光電特性。

現(xiàn)有的激光模組和激光控制儀在高功率泵浦樣品時(shí)經(jīng)常會(huì)存在光譜紅移、光譜線寬展寬或燒孔的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致測(cè)試光譜穩(wěn)定性和精度降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的激光模組光譜紅移和光譜展寬嚴(yán)重的缺陷，提供一種激光模組和包含其的激光控制儀，該激光模組具有抑制光譜紅移和光譜寬展的功能。

本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題：

一種激光模組，其特點(diǎn)在于，該激光模組包括有一個(gè)聚光透鏡、一個(gè)激光二極管、一個(gè)具有通孔的散熱支架和一個(gè)散熱風(fēng)扇，該激光二極管固定于該通孔內(nèi)，該聚光透鏡和該散熱風(fēng)扇分別固定于該通孔的兩側(cè)，該聚光透鏡用于將該激光二極管的出射光線聚焦準(zhǔn)直，

該散熱支架包括有一個(gè)陣列有散熱翅片的外表面，該散熱風(fēng)扇用于通過(guò)抽運(yùn)空氣的方式為該激光二極管散熱。

較佳地，該聚光透鏡與該通孔螺紋連接，該散熱風(fēng)扇具有一個(gè)可拆卸的網(wǎng)狀隔離罩，該散熱風(fēng)扇還用于通過(guò)該些散熱翅片的翅片間隙吸入空氣并通過(guò)該網(wǎng)狀隔離罩排出。螺紋連接方式不僅方便了聚光透鏡與通孔固定，更是提高了聚焦調(diào)焦準(zhǔn)確度。網(wǎng)狀隔離罩可以防止外界物體或手指觸碰散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)子。

一種激光控制儀，其特點(diǎn)在于，該激光控制儀包含有如上所述的激光模組和一光電控制器，該光電控制器包括一arduino開(kāi)發(fā)板和一TTL驅(qū)動(dòng)板，

該TTL驅(qū)動(dòng)板包括依次電連接的一個(gè)整流單元、一個(gè)濾波單元和一個(gè)分壓自偏壓式共射放大電路；

該共射放大電路用于驅(qū)動(dòng)該激光二極管；

該arduino開(kāi)發(fā)板用于通過(guò)控制該共射放大電路提供偏壓的方式控制該激光二極管激射或關(guān)斷。

激光控制儀的上述設(shè)計(jì)具有操控便捷、光強(qiáng)穩(wěn)定、紋波噪聲低和增益高的優(yōu)點(diǎn)。

較佳地，該TTL驅(qū)動(dòng)板還包括一個(gè)用于控制該共射放大電路的功率調(diào)節(jié)單元，該功率調(diào)節(jié)單元包括一個(gè)NCP1523芯片和一個(gè)可調(diào)電位器，該可調(diào)電位器用于調(diào)節(jié)該NCP1523芯片的VIN引腳的電壓。功率調(diào)節(jié)單元的上述設(shè)計(jì)可以產(chǎn)生高達(dá)600mA電流輸出，0.9V至2.3V自適應(yīng)可調(diào)電壓以及93%轉(zhuǎn)換效率。

較佳地，該TTL驅(qū)動(dòng)板還包括一個(gè)用于控制該散熱風(fēng)扇的功率的降壓?jiǎn)卧?，該降壓?jiǎn)卧ㄒ粋€(gè)34063芯片、第十六電阻、第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻、第二電容、第三電容、第四電容、第一電感和第五二極管，

該34063芯片的IDC引腳、IPK引腳和SWC引腳均通過(guò)該第十九電阻與該散熱風(fēng)扇的正極電連接；

該第五二極管的正極與該散熱風(fēng)扇的負(fù)極電連接，該第五二極管的負(fù)極與該34063芯片的SWE引腳電連接；

該34063芯片的Vcc引腳與該濾波單元的正極電連接，該34063芯片的TCAP引腳通過(guò)該第三電容與該濾波單元的負(fù)極電連接，該第一電感連接于該TCAP引腳和該第四電容的正極之間，該第四電容的負(fù)極和該34063芯片的GND引腳均與該濾波單元的負(fù)極電連接，該第十八電阻與該第四電容并聯(lián)，該第十七電阻連接于該34063芯片的COMP引腳和該第四電容的正極之間，該第二電容與該第十七電阻并聯(lián)，該第十六電阻連接于該COMP引腳和該濾波單元的正極之間。降壓?jiǎn)卧哂卸搪冯娏飨拗?、低靜態(tài)電流、高開(kāi)關(guān)電流（可達(dá)1.5A）以及適應(yīng)寬振蕩頻率（100Hz到100KHz）的優(yōu)點(diǎn)，能夠較好地與脈沖激光模式相匹配。

較佳地，該光電控制器包括一個(gè)用于固定該arduino開(kāi)發(fā)板和該TTL驅(qū)動(dòng)板的下殼體、一個(gè)密封蓋和多個(gè)螺桿，該下殼體設(shè)置有多個(gè)螺桿穿孔，該密封蓋上設(shè)置螺紋盲孔，該些螺桿用于貫穿該些螺桿穿孔并且固定于該些螺紋盲孔。通過(guò)采用螺桿和穿孔連接方式，光電控制器具有外表整齊美觀以及拆卸組裝方便的特點(diǎn)。

較佳地，該光電控制器還包括一前擋板和一后擋板，該下殼體、該密封蓋均設(shè)置有用于固定該前擋板和該后擋板的插槽。光電控制器采用擋板和插槽連接方式，不僅更進(jìn)一步提升組裝簡(jiǎn)便性，更是縮小了密封盒體（20cmX17.5cmX6cm）方便運(yùn)輸。

較佳地，該光電控制器還包括一個(gè)兩端均具有一卡扣部、一旋轉(zhuǎn)部和一握持部的U型把手，該下殼體和該密封蓋的兩側(cè)均設(shè)置有與該U型把手相互匹配的卡扣半槽，該U型把手在該些旋轉(zhuǎn)部與該些卡扣半槽相對(duì)時(shí)能夠相對(duì)該下殼體旋轉(zhuǎn)，該U型把手在該些卡扣部與該些卡扣半槽相對(duì)時(shí)固定于該下殼體，該握持部設(shè)置有多條防滑筋。U型把手采用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)方式，不僅方便提拎，還可以支撐光電控制器機(jī)體，方便散熱和使用。

較佳地，該光電控制器還包括有一個(gè)DHT11型號(hào)的溫濕度傳感器，該下殼體設(shè)置有通風(fēng)格柵，該溫濕度傳感器固定于該通風(fēng)格柵，該溫濕度傳感器的Vcc引腳和GND引腳分別與該arduino開(kāi)發(fā)板Vcc引腳和GND引腳電連接，該溫濕度傳感器的Dout引腳與該arduino開(kāi)發(fā)板的數(shù)據(jù)輸出引腳電連接。溫濕度傳感器可以通過(guò)通風(fēng)格柵直接與外界相通，準(zhǔn)確的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室溫濕度， 濕度偏差5%RH，溫度偏差2℃，濕度量程20-90%RH，溫度量程0~50℃，并能夠通過(guò)arduino開(kāi)發(fā)板反饋至上位機(jī)。

在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：通過(guò)在通孔處設(shè)置散熱風(fēng)扇和在散熱支架的外表面陣列散熱翅片協(xié)同控溫，可以實(shí)現(xiàn)熱空氣的快速抽運(yùn)和激光二極管封裝殼體的熱傳導(dǎo)，有效地解決了光譜紅移、光譜線寬展寬和燒孔的問(wèn)題，大幅度地提高光譜穩(wěn)定性和測(cè)試精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的激光模組的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的激光模組的爆炸圖。

圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例的激光控制儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3的激光控制儀的爆炸圖。

圖5為圖3的激光控制儀移除密封蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明較佳實(shí)施例的激光控制儀的后擋板安裝原理圖。

圖7為本發(fā)明較佳實(shí)施例的激光控制儀的U型把手的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為圖5的激光控制儀的U型把手在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的工作原理圖。

圖9為圖5的激光控制儀的U型把手在卡扣狀態(tài)的工作原理圖。

圖10為本發(fā)明較佳實(shí)施例的激光控制儀的電路原理圖。

圖11為圖10的激光控制儀的控光分支Labview圖。

圖12為圖10的激光控制儀的溫濕度顯示分支Labview圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

激光模組：10 聚光透鏡：11

激光二極管：12 散熱支架：13

散熱風(fēng)扇：14 光電控制器：20

arduino開(kāi)發(fā)板：21 TTL驅(qū)動(dòng)板：22

下殼體：23 密封蓋：24

螺桿：25 螺桿穿孔：26

前擋板：27 后擋板：28

U型把手：29 電源：30

USB數(shù)據(jù)線：40 激光控制儀：100

通孔：131 散熱翅片：132

網(wǎng)狀隔離罩：141 濕度傳感器：201

卡扣半槽：230 通風(fēng)格柵：231

插槽：232 卡扣部：291

旋轉(zhuǎn)部：292 握持部：293

防滑筋：2931

具體實(shí)施方式

下面舉個(gè)較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖來(lái)更清楚完整地說(shuō)明本發(fā)明。

本實(shí)施例的激光模組的結(jié)構(gòu)如下：

請(qǐng)結(jié)合圖1-2予以理解，本實(shí)施例的激光模組包括有一個(gè)聚光透鏡11、一個(gè)激光二極管12、一個(gè)具有通孔131的散熱支架13和一個(gè)散熱風(fēng)扇14，該激光二極管12固定于該通孔131內(nèi)，該聚光透鏡11和該散熱風(fēng)扇14分別固定于該通孔131的兩側(cè)，該聚光透鏡11用于將該激光二極管12的出射光線聚焦準(zhǔn)直，該散熱支架13包括有一個(gè)陣列有散熱翅片132的外表面，該散熱風(fēng)扇14用于通過(guò)抽運(yùn)空氣的方式為該激光二極管12散熱。

該聚光透鏡11與該通孔131螺紋連接，該散熱風(fēng)扇14具有一個(gè)可拆卸的網(wǎng)狀隔離罩141，該散熱風(fēng)扇14還用于通過(guò)該些散熱翅片132的翅片間隙吸入空氣并通過(guò)該網(wǎng)狀隔離罩141排出。

本實(shí)施例的激光模組的工作原理和技術(shù)效果如下：

激光二極管封裝殼體產(chǎn)生的余熱通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式傳導(dǎo)至散熱支架的散熱翅片，散熱風(fēng)扇可以將通孔內(nèi)和散熱翅片間隙的熱空氣抽運(yùn)并通過(guò)該網(wǎng)狀隔離罩排出，二者協(xié)同控溫，有效地解決了光譜紅移、光譜線寬展寬和燒孔的技術(shù)難題，大幅度地提高光譜穩(wěn)定性和測(cè)試精度。

本實(shí)施例的激光控制儀的結(jié)構(gòu)如下：

請(qǐng)結(jié)合圖3-5予以理解，本實(shí)施例的激光控制儀100包含有如上所述的激光模組10、一光電控制器20、一電源30和一USB數(shù)據(jù)線40，該光電控制器20包括一arduino開(kāi)發(fā)板21和一TTL驅(qū)動(dòng)板22。

請(qǐng)結(jié)合圖4-5予以理解，該光電控制器20包括一個(gè)用于固定該arduino開(kāi)發(fā)板21和該TTL驅(qū)動(dòng)板22的下殼體23、一個(gè)密封蓋24和多個(gè)螺桿25，該下殼體23設(shè)置有多個(gè)螺桿穿孔26，該密封蓋24上設(shè)置螺紋盲孔，該些螺桿25用于貫穿該些螺桿穿孔26并且固定于該些螺紋盲孔。

該光電控制器還包括一前擋板27和一后擋板28，該下殼體23、該密封蓋24均設(shè)置有用于固定該前擋板27和該后擋板28的插槽，圖6中僅給出了后擋板28插入該下殼體23上的插槽232的原理。

請(qǐng)結(jié)合圖7予以理解，該光電控制器20還包括一個(gè)兩端均具有一卡扣部291、一旋轉(zhuǎn)部292和一握持部293的U型把手29，該握持部293設(shè)置有多條防滑筋2931，請(qǐng)結(jié)合圖8予以理解，該下殼體23和該密封蓋24的兩側(cè)均設(shè)置有與該U型把手29相互匹配的卡扣半槽，下面僅以下殼體23的卡扣半槽230為例講解。

該U型把手29在該些旋轉(zhuǎn)部292與該些卡扣半槽230相對(duì)時(shí)能夠相對(duì)該下殼體23旋轉(zhuǎn)，請(qǐng)結(jié)合圖9予以理解，該U型把手29在該些卡扣部291與該些卡扣半槽230相對(duì)時(shí)固定于該下殼體23。

請(qǐng)結(jié)合圖10予以理解，該TTL驅(qū)動(dòng)板21包括依次電連接的一個(gè)整流單元、一個(gè)濾波單元和一個(gè)分壓自偏壓式共射放大電路，該共射放大電路用于驅(qū)動(dòng)該激光二極管12；該arduino開(kāi)發(fā)板用于通過(guò)控制該共射放大電路提供偏壓的方式控制該激光二極管12激射或關(guān)斷。

為了區(qū)分上述各單元電路結(jié)構(gòu)，請(qǐng)繼續(xù)結(jié)合圖10予以理解，該整流單元包括第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4；

該濾波單元包括第一電阻R1和第一電容C1；

該分壓自偏壓式共射放大電路包括第二電阻R2、第三電阻R3、第一三極管T1、第二三極管T2、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第三三極管T3、第十四電阻R14和第十五電阻R15。

該TTL驅(qū)動(dòng)板21還包括一個(gè)用于控制該共射放大電路的功率調(diào)節(jié)單元，該功率調(diào)節(jié)單元包括一個(gè)NCP1523芯片和一個(gè)可調(diào)電位器R9，該可調(diào)電位器R9用于調(diào)節(jié)該NCP1523芯片的VIN引腳的電壓。

實(shí)際電路生產(chǎn)時(shí)，該可調(diào)電位器R9可以通過(guò)具有分壓功能的第八電阻R8連接于第四電阻R4和第五電阻R5之間，請(qǐng)結(jié)合圖5予以理解，該可調(diào)電位器R9可以設(shè)計(jì)成外置形式的旋鈕270，以方便旋轉(zhuǎn)控制激光光強(qiáng)。NCP1523芯片的FB引腳通過(guò)第十電阻R10連接于第一三極管T1的發(fā)射極，NCP1523芯片的ADJ引腳通過(guò)第十三電阻R13連接于第三三極管T3的基極，NCP1523芯片的EN引腳連接于第一三極管T1的發(fā)射極，NCP1523芯片的VIN引腳連接于第四電阻R4和第五電阻R5之間，NCP1523芯片的Vout引腳與該可調(diào)電位器R9電連接。

該TTL驅(qū)動(dòng)板還包括一個(gè)用于控制該散熱風(fēng)扇14的功率的降壓?jiǎn)卧?，該降壓?jiǎn)卧ㄒ粋€(gè)34063芯片、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第一電感L1和第五二極管D5，

該34063芯片的IDC引腳、IPK引腳和SWC引腳均通過(guò)該第十九電阻R19與該散熱風(fēng)扇14的正極電連接；

該第五二極管D5的正極與該散熱風(fēng)扇14的負(fù)極電連接，該第五二極管D5的負(fù)極與該34063芯片的SWE引腳電連接；

該34063芯片的Vcc引腳與該濾波單元的正極電連接，該34063芯片的TCAP引腳通過(guò)該第三電容C3與該濾波單元的負(fù)極電連接，該第一電感L1連接于該TCAP引腳和該第四電容C4的正極之間，該第四電容C4的負(fù)極和該34063芯片的GND引腳均與該濾波單元的負(fù)極電連接，該第十八電阻R18與該第四電容C4并聯(lián)，該第十七電阻R17連接于該34063芯片的COMP引腳和該第四電容C4的正極之間，該第二電容C2與該第十七電阻R17并聯(lián)，該第十六電阻R16連接于該COMP引腳和該濾波單元的正極之間。

請(qǐng)結(jié)合圖5予以理解，該光電控制器20還包括有一個(gè)DHT11型號(hào)的溫濕度傳感器201，該下殼體23設(shè)置有通風(fēng)格柵231，該溫濕度傳感器201固定于該通風(fēng)格柵231的內(nèi)表面，請(qǐng)結(jié)合圖10予以理解，該溫濕度傳感器201的Vcc引腳和GND引腳分別與該arduino開(kāi)發(fā)板21的Vcc引腳和GND引腳電連接，該溫濕度傳感器201的Dout引腳與該arduino開(kāi)發(fā)板21的數(shù)據(jù)輸出引腳電連接。需要說(shuō)明，圖10中的直流電源DC正是圖3中的電源30，通常為220V轉(zhuǎn)12V直流電源，該直流電源DC最好是通過(guò)船型開(kāi)關(guān)281與整流單元（D1~4）電連接，請(qǐng)結(jié)合圖5予以理解，使用船型開(kāi)關(guān)281即可控制光電控制器20開(kāi)啟和關(guān)斷，而無(wú)需頻繁插拔電源30。

請(qǐng)結(jié)合圖11和圖12予以理解，為了實(shí)現(xiàn)智能化控制該激光控制儀100和該濕度傳感器201，特使用Labview軟件編寫(xiě)了控制界面，該控光分支包括VISA初始化單元、激光亮滅時(shí)間設(shè)定單元、閃速頻率和占空比顯示模塊；該溫濕度顯示分支包括VISA初始化單元、溫度顯示單元和濕度顯示單元。

使用時(shí)，用戶只需在控制終端安裝該Labview軟件，即可實(shí)現(xiàn)可視化和集成化控制光強(qiáng)和監(jiān)視溫濕度之目的。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書(shū)限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。