本發(fā)明屬于光電器件領(lǐng)域，特別涉及一種多通道高速多通道激光器ld光功率的監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

激光因其獨(dú)特的性質(zhì)，已經(jīng)在激光通信、激光測(cè)距、激光制導(dǎo)和激光雷達(dá)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。激光通信與通常的無(wú)線電通信相比較，其主要優(yōu)點(diǎn)是通信速率高和保密性好，是無(wú)線電通信在強(qiáng)干擾下的重要補(bǔ)充方式，可在無(wú)線電靜默時(shí)保障通信暢通。近年來(lái)，大功率半導(dǎo)體多通道激光器ld(laserdiode，激光二極管)相關(guān)技術(shù)飛速發(fā)展，輸出功率不斷提高，輸出波長(zhǎng)也從440nm延伸到1600nm。

隨著諸如微精細(xì)加工等先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)激光功率、激光光束質(zhì)量、激光偏振態(tài)的要求越來(lái)越高。功率半導(dǎo)體多通道激光器ld列陣由于其輸出光束的質(zhì)量不好，影響了它的直接應(yīng)用。由于半導(dǎo)體多通道激光器ld列陣及疊陣在軍事上有很大應(yīng)用，國(guó)外大功率半導(dǎo)體多通道激光器ld線陣及疊陣方面對(duì)中國(guó)實(shí)施禁運(yùn)，技術(shù)上處于絕對(duì)保密狀態(tài)，因此，目前國(guó)內(nèi)對(duì)半導(dǎo)體多通道激光器ld列陣及疊陣的組裝技術(shù)還不成熟。隨著半導(dǎo)體多通道激光器ld應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，對(duì)多通道激光器ld本身的技術(shù)要求也越來(lái)越高。如在激光引信、激光制導(dǎo)以及泵浦固體多通道激光器ld等技術(shù)領(lǐng)域中，要求多通道激光器ld輸出幾十瓦，甚至上百瓦的峰值功率。然而，由于受端面臨界光通量的限制，單個(gè)半導(dǎo)體多通道激光器ld很難達(dá)到如此大的功率。

目前多通道激光器ld光功率監(jiān)控一般都是采用分光形式，并且采用多通道激光器ld與監(jiān)控pd一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)多通道激光器ld都需要一個(gè)對(duì)應(yīng)的監(jiān)控pd(photodetector，光電探測(cè)器)。由于多通道激光器ld采用合波形式，一個(gè)pd同時(shí)探測(cè)所有多通道激光器ld輸出光，如何分開(kāi)不同多通道激光器ld光功率是一個(gè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)。多通道激光器ld采用合波(wdm)形式工作時(shí)，高度密集器件對(duì)安裝空間很有講究，一一對(duì)應(yīng)的監(jiān)控方式不僅增加光路設(shè)計(jì)難度，也增加產(chǎn)品實(shí)施工藝難度，從而導(dǎo)致產(chǎn)品良率和可靠性問(wèn)題。隨著多通道激光器ld列陣應(yīng)用，一一對(duì)應(yīng)的探測(cè)器pd光路越發(fā)難設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提出了一種單通道pd監(jiān)控多通道激光器ld光功率的系統(tǒng)及方法，通過(guò)為每一個(gè)通道的激光器調(diào)制上一個(gè)低頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)pd監(jiān)控多通道激光器，pd監(jiān)控各通道的發(fā)射光功率以及所有通道的光功率總和。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種單通道pd監(jiān)控多通道激光器ld光功率的系統(tǒng)，包括：多通道激光器、波分復(fù)用合波器、比率分光鏡、探測(cè)器、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及微控制單元；所述多通道激光器每一通道對(duì)應(yīng)一激光驅(qū)動(dòng)器，所述波分復(fù)用合波器將多通道激光器發(fā)出的光信號(hào)進(jìn)行匯合，所述比率分光鏡位于波分復(fù)用合波器的出射端；所述探測(cè)器位于經(jīng)比率分光鏡反射光的出射端；所述放大器輸入端與探測(cè)器輸出端相連，所述放大器輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端相連；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出端與微控制單元相連；

所述微控制單元控制各激光驅(qū)動(dòng)器，將若干小于10khz的不同頻率的低頻信號(hào)分別調(diào)制到對(duì)應(yīng)的激光器的光信號(hào)上。

進(jìn)一步地，所述放大器為交流耦合運(yùn)算放大器。

一種單通道pd監(jiān)控多通道激光器ld光功率的方法，包括：

首先，通過(guò)微控制單元控制激光驅(qū)動(dòng)器將若干小于10khz的不同頻率的低頻信號(hào)分別調(diào)制到對(duì)應(yīng)的激光器的光信號(hào)上；

然后，通過(guò)在多通道激光器輸出光路上設(shè)置比率分光鏡，將激光分為兩部分，一部分發(fā)生透射經(jīng)光纖輸出；另一部分發(fā)生反射由探測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；

最后，探測(cè)器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)經(jīng)放大器處理分離出低頻信號(hào)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將低頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)輸入微控制單元解析出各低頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的幅值和頻率。

進(jìn)一步地，根據(jù)所述各低頻信號(hào)的幅值計(jì)算得到對(duì)應(yīng)通道的激光器的發(fā)射光功率。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的一種單通道pd監(jiān)控多通道激光器ld光功率的系統(tǒng)及方法，通過(guò)微控制單元控制激光驅(qū)動(dòng)器對(duì)每一個(gè)通道的激光器調(diào)制上一個(gè)低頻信號(hào)，用以區(qū)別被探測(cè)的通道；通過(guò)在波分復(fù)用合波器的出射端光路上設(shè)置合適夾角的比率分光鏡，使得反射光被探測(cè)器pd獲取，然后通過(guò)運(yùn)算放大器的放大電路放大分離出低頻信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將低頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，供微控制單元進(jìn)行解析，得到各低頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的幅值和頻率；不同頻率對(duì)應(yīng)了不同的通道的激光器，根據(jù)低頻信號(hào)的幅值得到對(duì)應(yīng)通道的激光器的發(fā)射光功率；本申請(qǐng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、節(jié)約多通道激光器ld的設(shè)計(jì)空間；通過(guò)在多通道激光器輸出光路上設(shè)置適當(dāng)比率分光鏡，可以使得經(jīng)比率分光鏡反射的光與多通道激光器輸出光路成90°左右?jiàn)A角或所需的夾角，使其偏離了輸入多通道激光器ld的出射光路，并在該反射光路上設(shè)置單個(gè)探測(cè)器pd，因?yàn)楸嚷史止忡R可以在相當(dāng)寬的出射角范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)與偏振不相關(guān)，改變了激光反饋光路的方向，從而改變探測(cè)器pd位置，使反射光路偏離了輸入多通道激光器ld的出射光路，能夠使整個(gè)光路元件分布結(jié)構(gòu)變得緊湊，減少多通道激光器ld所占的空間；解決了高度密集器件對(duì)安裝空間的難點(diǎn)，并且簡(jiǎn)化了光路設(shè)計(jì)難度，同時(shí)也簡(jiǎn)化了產(chǎn)品實(shí)施工藝難度；

2、節(jié)約成本，增加可靠性能；采用一個(gè)pd同時(shí)探測(cè)多通道激光器ld每一通道輸出光，帶有低頻信號(hào)的光經(jīng)過(guò)pd轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電信號(hào)，adc采樣后mcu對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，不同頻率低頻信號(hào)幅度表示該通道激光器ld發(fā)射光功率，不同的低頻頻率代表不同通道激光器ld；本申請(qǐng)采用單通道pd同時(shí)監(jiān)控多通道激光器ld，節(jié)省空間，節(jié)省多pd成本，減少工藝步驟增加產(chǎn)品成品率，并且可以提高產(chǎn)品良率和可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明單通道pd監(jiān)控多通道激光器ld光功率的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)一步闡釋。

如圖1所示，本發(fā)明的一種單通道pd監(jiān)控多通道激光器ld光功率的系統(tǒng)，包括：多通道激光器ld、波分復(fù)用合波器wdmmux(wavelengthdivisionmultiplexmultiplexer)、比率分光鏡、探測(cè)器pd、放大器ac-opa(operationalamplifier，運(yùn)算放大器)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc(analog-to-digitalconverter)以及微控制單元mcu(microcontrollerunit)；所述多通道激光器每一通道對(duì)應(yīng)一激光驅(qū)動(dòng)器，各激光驅(qū)動(dòng)器控制激光器發(fā)出光信號(hào)；所述波分復(fù)用合波器將多通道激光器發(fā)出的光信號(hào)進(jìn)行匯合，所述比率分光鏡位于波分復(fù)用合波器的出射端；所述探測(cè)器位于經(jīng)比率分光鏡反射光的出射端；所述放大器輸入端與探測(cè)器輸出端相連，所述放大器輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端相連；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出端與微控制單元相連；

所述微控制單元控制各激光驅(qū)動(dòng)器，將若干小于10khz的不同頻率的低頻信號(hào)分別調(diào)制到對(duì)應(yīng)的激光器的光信號(hào)上。

本申請(qǐng)的工作原理如下：通過(guò)微控端元mcu控制對(duì)應(yīng)的激光驅(qū)動(dòng)器1、激光驅(qū)動(dòng)器2…激光驅(qū)動(dòng)器n，在光通訊信號(hào)tx1、tx2……txn基礎(chǔ)上，將小于10khz的低頻信號(hào)f1、低頻信號(hào)f2、……低頻信號(hào)fn調(diào)制在對(duì)應(yīng)激光器ld1、激光器ld2、……激光器ldn的光信號(hào)上，例如，低頻信號(hào)f1調(diào)制到激光器1上，依次對(duì)應(yīng)：低頻信號(hào)f2調(diào)制到激光器2上，……低頻信號(hào)fn調(diào)制到激光器n上；f1、f2、……fn代表不同的小于10khz的信號(hào)頻率。

調(diào)制后的各路光信號(hào)，通過(guò)n路波分復(fù)用合波器進(jìn)行匯合，耦合到光線路的同一根光纖中進(jìn)行傳輸；通過(guò)在該n路波分復(fù)用合波器的出射端設(shè)置比率分光鏡，將出射的信號(hào)分為兩路，一路通過(guò)單模光纖smf輸出，另一路通過(guò)分光鏡將帶有低頻信號(hào)的光束經(jīng)過(guò)探測(cè)器pd轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電信號(hào)，通過(guò)交流耦合運(yùn)算放大器ac-opa放大電路放大分離出低頻信號(hào)，經(jīng)adc模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣數(shù)據(jù)送入微控制單元mcu，mcu解析出探測(cè)器pd接收到的各低頻信號(hào)幅值和頻率；進(jìn)而檢測(cè)出不同的信號(hào)頻率代表不同通道激光器ld，根據(jù)不同低頻信號(hào)幅度獲得對(duì)應(yīng)通道激光器ld的發(fā)射光功率。

通過(guò)在多通道激光器輸出光路上設(shè)置適當(dāng)比率分光鏡，可以使得經(jīng)比率分光鏡反射的光與多通道激光器輸出光路成90°左右?jiàn)A角或所需的夾角，使其偏離了輸入多通道激光器ld的出射光路，并在該反射光路上設(shè)置單個(gè)探測(cè)器pd，因?yàn)楸嚷史止忡R可以在相當(dāng)寬的出射角范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)與偏振不相關(guān)，改變了激光反饋光路的方向，從而改變探測(cè)器pd位置，可使整個(gè)光路元件分布結(jié)構(gòu)變得緊湊，減少多通道激光器ld所占空間。解決了高度密集器件對(duì)安裝空間難點(diǎn)，采用本發(fā)明的方案可以簡(jiǎn)化光路設(shè)計(jì)難度，同時(shí)簡(jiǎn)化產(chǎn)品實(shí)施工藝難度。

本申請(qǐng)還提出一種單通道pd監(jiān)控多通道激光器ld光功率的方法，包括：

首先，通過(guò)微控制單元控制激光驅(qū)動(dòng)器將若干小于10khz的不同頻率的低頻信號(hào)分別調(diào)制到對(duì)應(yīng)的激光器的光信號(hào)上；

然后，通過(guò)在多通道激光器輸出光路上設(shè)置比率分光鏡，將激光分為兩部分，一部分發(fā)生透射經(jīng)光纖輸出；另一部分發(fā)生反射由探測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；

最后，探測(cè)器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)經(jīng)放大器處理分離出低頻信號(hào)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將低頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)輸入微控制單元解析出各低頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的幅值和頻率。

根據(jù)檢測(cè)出的不同的頻率代表不同通道激光器ld，根據(jù)不同低頻信號(hào)幅度獲得對(duì)應(yīng)通道激光器ld的發(fā)射光功率。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。