阅读说明：本技术 一种基于ea光电流的发光功率监测和apc控制电路与方法 (Light-emitting power monitoring and APC control circuit and method based on EA photocurrent ) 是由 杨洪 于 2020-05-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于EA光电流的发光功率监测和APC控制电路与方法,对激光器的发光功率进行监控,包括取样采集电路、监控模块、PID控制器,取样采集电路获取激光器的发光功率,将其发送至PID控制器和监控模块,监控模块判断激光器当前的发光功率是否在设定的发光功率下,进而得出检测结果后反馈至PID控制器,PID控制器根据检测结果调节激光器的Bias电流,使得激光器工作在所需的发光功率下。本方案使用取样采集电路代替了现有使用PD受光器采集激光器发光功率所带来的成本极高的问题,取样采集电路将采集的发光功率发送至PID控制器时,实现了对激光器发光功率的监测,PID控制器根据检测结果调节对激光器输出的Bias电流时,实现了对激光器的APC控制。(The invention relates to a light-emitting power monitoring and APC control circuit and a method based on EA photocurrent, which are used for monitoring the light-emitting power of a laser and comprise a sampling acquisition circuit, a monitoring module and a PID controller, wherein the sampling acquisition circuit acquires the light-emitting power of the laser and sends the light-emitting power to the PID controller and the monitoring module, the monitoring module judges whether the current light-emitting power of the laser is under the set light-emitting power or not, a detection result is obtained and then fed back to the PID controller, and the PID controller adjusts the Bias current of the laser according to the detection result, so that the laser works under the required light-emitting power. The problem that the cost is high that present use PD photic detector collection laser instrument luminous power brought has been replaced to sample collection circuit to this scheme, and when sample collection circuit sent the luminous power of gathering to the PID controller, realized the monitoring to laser instrument luminous power, when the PID controller adjusted the Bias electric current to laser instrument output according to the testing result, realized the APC control to the laser instrument.)

一种基于EA光电流的发光功率监测和APC控制电路与方法

技术领域

本发明涉及激光器功率控制技术领域，特别涉及一种基于EA光电流的发光功率监测和APC控制电路与方法。

背景技术

在光电技术领域，使激光器工作在锁定状态时，还需实时检测激光器工作的功率情况，传统的检测方式是使用一个PD受光器与一个激光器匹配，PD受光器感应激光器发射的激光，将其转换为电信号反馈至控制器，由控制器根据PD受光器反馈的电信号进行计算，从而得到激光器的功率，以判断是否需要调节对激光器输出的电压。

由于在实际使用时，激光器的数量大，PD受光器的价格昂贵，高达5美元一个，甚至单价更高，会造成整个装置的成本大幅度升高，不符合节约资源的理念。

发明内容

本发明的目的在于改善现有技术中所存在的PD监控装置价格昂贵的问题，提供一种基于EA光电流的发光功率监测和APC控制电路与方法，通过加入便宜的取样采集电路和监控模块即可对激光器的发光功率和APC进行监控，节省成本。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种基于EA光电流的发光功率监测和APC控制电路，对激光器的发光功率进行监控，包括取样采集电路、监控模块、PID控制器，其中：

取样采集电路，用于采集激光器的光电流信号，将采集的激光器的光电流信号转换为电压信号后发送至PID控制器和监控模块，或直接将采集的激光器的光电流信号发送至PID控制器；

监控模块，用于对取样采集电路发送的电压信号进行检测，并将检测结果反馈至PID控制器；

PID控制器，用于接收取样采集电路发送的光电流信号或电压信号，实现对激光器的发光功率进行监测，并且根据监控模块反馈的检测结果调节激光器的Bias电流，使得激光器的发光功率稳定到设定的发光功率，实现对激光器的APC控制。

本方案加入取样采集电路，以及与取样采集电路连接的监控模块，取样采集电路获取激光器输出的发光功率，并将激光器的发光功率发送至监控模块和PID控制器，监控模块对激光器的发光功率进行检测，得出检测结果后反馈至PID控制器，PID控制器根据检测结果调节激光器的Bias电流，使得激光器工作在所需的发光功率下。本方案使用取样采集电路代替了现有使用PD受光器采集激光器发光功率所带来的成本极高的问题，同时取样采集电路将采集的光电流信号发送至PID控制器时，实现了对激光器发光功率的监测，PID控制器根据监控模块反馈的检测结果调节光模块对激光器的Bias电流时，实现了对激光器的APC控制。

更进一步地，为了更好的实现本发明，所述取样采集电路包括EA电吸收调制器、取样电阻Rs1、电阻R1、电阻R3、运放器U1；所述EA电吸收调制器对激光器输出光信号进行采集，并将光信号转换为光电流信号；光电流信号经取样电阻Rs1后，电阻R1、电阻R3获取取样电阻Rs1两端的电压，经运放器U1放大后，将EA电吸收调制器输出的光电流信号转换为电压信号，再将该电压信号分别发送至监控模块和PID控制器；或将EA电吸收调制器输出的光电流信号直接发送至PID控制器。

本方案中取样采集电路所使用的EA电吸收调制器、电阻以及运放器都为价格极低廉的器件，可直接对激光器输出的光信号进行采集，然后将该光信号转换为光电流信号，进而放大并转换为电压信号；将转换后的光电流信号或转换后的电压信号发送至PID控制器，实现对激光器发光功率的监测；同时也不再需要为每一个激光器都配备一路PD受光器，解决了使用PD受光器带来的成本极高的问题。

更进一步地，为了更好的实现本发明，所述监控模块为带有ADC转换模块的单片机，所述运放器U1将EA电吸收调制器输出的光电流信号经放大后转换为电压信号发送至ADC转换模块，ADC转换模块将该电压信号转换为单片机可识别的数字信号后进入单片机进行检测。

在本方案中所述取样采集电路将激光器输出的光信号转换为电压信号后，通过ADC转换模块将该电压信号转换为单片机可识别的数据信号后发送至单片机进行检测，单片机可根据接收到的信号与设定的发光功率进行比较，判断当前激光器的发光功率是否与设定的所需发光功率相等，并且得出检测结果，将检测结果发送至PID控制器；PID控制器根据检测结果对激光器的Bias电流进行调节，使得激光器能够工作在设定的所需发光功率下，实现对激光器的APC控制。

一种基于EA光电流的发光功率监测和APC控制方法，包括以下步骤：

取样采集电路采集激光器的光电流信号，并发送至监控模块进行检测，以及发送至PID控制器，实现对激光器的发光功率进行监测；

监控模块将检测结果反馈至PID控制器，PID控制器根据检测结果调节激光器的Bias电流，使得激光器输出的发光功率稳定到设定的发光功率，实现对激光器的APC控制。

更进一步地，为了更好的实现本发明，所述取样采集电路采集激光器的光电流信号，并发送至监控模块进行检测，以及发送至PID控制器，实现对激光器的发光功率进行监测的步骤，包括：

所述取样采集电路的EA电吸收调制器对激光器输出的光信号进行采集，并将光信号转换为光电流信号；所述光电流信号流经取样电阻Rs1，取样采集电路中的电阻R1、电阻R3获取取样电阻Rs1两端的电压，并发送至运放器U1进行放大，经运放器U1放大后转换为电压信号，该电压信号作为激光器的发光功率发送至监控模块进行检测；同时将该电压信号作为激光器的发光功率发送至PID控制器，或直接将所述光电流信号发送至PID控制器，实现对激光器的发光功率进行监测。

更进一步地，为了更好的实现本发明，所述电压信号作为激光器的发光功率发送至监控模块进行检测的步骤，包括：

所述监控模块中的ADC转换模块将运放器U1发送的电压信号转换为单片机能够识别的数字信号后发送至单片机进行检测，单片机判断激光器的发光功率是否为设定的发光功率，并得出检测结果。

更进一步地，为了更好的实现本发明，所述单片机得出的检测结果包括：

若激光器的发光功率等于设定的发光功率，则得出不调整电流的检测结果；

若激光器的发光功率大于设定的发光功率，则得出降低电流的检测结果；

若激光器的发光功率小于设定的发光功率，则得出增加电流的检测结果。

更进一步地，为了更好的实现本发明，所述监控模块将检测结果反馈至PID控制器，PID控制器根据检测结果调节激光器的Bias电流，使得激光器输出的发光功率稳定到设定的发光功率，实现对激光器的APC控制的步骤，包括：

若PID控制器接收到单片机发送的检测结果为不调整电流，则不对激光器的Bias电流进行调整；

若PID控制器接收到单片机发送的检测结果为降低电流，则PID控制器输出控制信号以降低三极管T1的基极电压，从而降低输出至激光器的Bias电流，使得激光器的发光功率能降低到设定的发光功率；

若PID控制器接收到单片机发送的检测结果为增加电流，则PID控制器输出控制信号以增加三极管T1的基极电压，从而增加输出至激光器的Bias电流，使得激光器的发光功率能增加到设定的发光功率，实现对激光器进行APC控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本方案加入取样采集电路，以及与取样采集电路连接的监控模块，使用取样采集电路获取激光器当前的工作发光功率，并将其发送至PID控制器进行监测，以及将工作发光功率发送至监控模块，监控模块对其进行检测，判断激光器当前的发光功率是否在设定的发光功率下，进而得出检测结果后反馈至PID控制器，PID控制器根据检测结果调节激光器的Bias电流，使得激光器工作在所需的发光功率下。本方案使用取样采集电路代替了现有使用PD受光器采集激光器发光功率所带来的成本极高的问题，同时取样采集电路将采集的光电流信号或转换后的电压信号发送至PID控制器时，实现了对激光器发光功率的监测，PID控制器根据监控模块反馈的检测结果调节对激光器输出的Bias电流时，实现了对激光器的APC控制。

且取样采集电路中所使用的EA电吸收调制器、电阻以及运放器均为价格低廉的器件，解决了原有的通过设置昂贵的PD受光器采集激光器的发光功率带来的高成本的问题，符合节约资源的理念。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明取样采集电路、PID控制器、激光器的电路原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1：

本发明通过下述技术方案实现，一种基于EA光电流的发光功率监测和APC控制电路，对激光器的发光功率进行监控，包括取样采集电路、监控模块、PID控制器，光模块向激光器输出EA光电流信号，所述取样采集电路采集激光器的发光功率，采集后分别发送至监控模块和PID控制器，监控模块对激光器的发光功率进行检测后，将检测结果发送至PID控制器，PID控制器根据检测结果调节激光器的Bias电流，使得激光器能够工作在光模块设定的发光功率下。

原本光模块对激光器输出EA光电流信号，使激光器工作，本方案在反馈路径上加入取样采集电路、监控模块以及PID控制器，取样采集电路获取激光器的光信号，并将该光信号转换为光电流信号，然后将光电流信号转换为电压信号，将转换的光电流信号或电压信号发送至所述PID控制器，可实现对激光器的发光功率进行监测；并且取样采集电路将转换后电压信号发送至监控模块进行检测，判断激光器当前的发光功率是否为光模块输出的EA光电流信号对应的发光功率，并得出检测结果后反馈至PID控制器，PID控制器根据单片机反馈的检测结果对激光器的Bias电流进行调节，使得激光器工作在设定的发光功率，实现对激光器的APC控制。

详细来说，所述取样采集电路包括EA电吸收调制器、取样电阻Rs1、电阻R1、电阻R3、运放器U1；所述EA电吸收调制器对激光器输出光信号进行采集，并将光信号转换为光电流信号；光电流信号经取样电阻Rs1后，电阻R1、电阻R3获取取样电阻Rs1两端的电压，经运放器U1放大后，将EA电吸收调制器输出的光电流信号转换为电压信号，再将该电压信号分别发送至监控模块和PID控制器；或将EA电吸收调制器输出的光电流信号直接发送至PID控制器。

EA电吸收调制器感应激光器的光信号，将光信号转换为光电流信号，该光电流信号经取样电阻Rs1后，电阻R1、电阻R3获取取样电阻Rs1两端的电压，经运放器U1放大后转换为电压信号，再将该电压信号分别发送至监控模块和PID控制器。

本方案通过获取激光器的当前光信号，然后将光信号转换为光电流信号，再转换为电压信号，从而得到激光器当前的发光功率，将光电流信号或电压信号发送至PID控制器，PID控制器可根据所述光电流信号或电压信号得到激光器的发光功率，从而实现对激光器发光功率的监测。

需要说明的是，当PID控制器由硬件电路组成时，需要运放器U1将光电流信号转换为电压信号后，再反馈至PID控制器；当PID控制器为软件搭建时，运放器U1可直接向PID控制器发送光电流信号。

所述监控模块中的ADC转换模块将运放器U1发送的电压信号转换为单片机能够识别的数字信号后发送至单片机进行检测，单片机判断激光器的发光功率是否为设定的发光功率，并得出检测结果。

单片机判断激光器的发光功率是否为光模块向激光器输出的EA光电流所对应的发光功率，若不是，则做出需要调节激光器Bias电流的检测结果，并将该检测结果反馈至PID控制器。

PID控制器根据单片机反馈的检测结果，对激光器的Bias电流进行调节，使得激光器能够工作在所需的发光功率下，从而实现对激光器的APC控制。所述检测结果包括不对激光器的Bias电流进行调节，以及或增加降低激光器的Bias电流。

基于上述电路，本发明还提出一种基于EA光电流的发光功率监测和APC控制方法，包括以下步骤：

步骤包括S1：取样采集电路采集激光器的光电流信号，并发送至监控模块进行检测，以及发送至PID控制器，实现对激光器的发光功率进行监测。

所述取样采集电路的EA电吸收调制器对激光器输出的光信号进行采集，并将光信号转换为光电流信号；所述光电流信号流经取样电阻Rs1，取样采集电路中的电阻R1、电阻R3获取取样电阻Rs1两端的电压，并发送至运放器U1进行放大，经运放器U1放大后转换为电压信号，该电压信号作为激光器的发光功率发送至监控模块进行检测。

所述监控模块中的ADC转换模块将运放器U1发送的电压信号转换为单片机能够识别的数字信号后发送至单片机进行检测，单片机判断激光器的发光功率是否为设定的发光功率，并得出检测结果。

所述单片机得出的检测结果包括：若激光器的发光功率等于设定的发光功率，则得出不调整电流的检测结果；若激光器的发光功率大于设定的发光功率，则得出降低电流的检测结果；若激光器的发光功率小于设定的发光功率，则得出增加电流的检测结果。

同时将该电压信号作为激光器的发光功率发送至PID控制器，或直接将所述光电流信号发送至PID控制器，实现对激光器的发光功率进行监测。

步骤S2：监控模块将检测结果反馈至PID控制器，PID控制器根据检测结果调节激光器的Bias电流，使得激光器输出的发光功率稳定到设定的发光功率，实现对激光器的APC控制。

若PID控制器接收到单片机发送的检测结果为不调整电流，则不对激光器的Bias电流进行调整；

若PID控制器接收到单片机发送的检测结果为降低电流，则PID控制器输出控制信号以降低三极管T1的基极电压，从而降低输出至激光器的Bias电流，使得激光器的发光功率能降低到设定的发光功率；

若PID控制器接收到单片机发送的检测结果为增加电流，则PID控制器输出控制信号以增加三极管T1的基极电压，从而增加输出至激光器的Bias电流，使得激光器的发光功率能增加到设定的发光功率，实现对激光器进行APC控制。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。