本項目基于Cerebot32M*4板子作為系統(tǒng)的主控制器，設(shè)計一種全新架構(gòu)的大功率半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，針對大功率激光二極管的工作特點，設(shè)置相應(yīng)的傳感器，并將這些傳感器采集的信號統(tǒng)一送至PIC32控制板，有PIC32單片機控制各個激光模塊的工作狀態(tài)。具有創(chuàng)新性的是，利用網(wǎng)絡(luò)模塊可將PIC單片機處理的信號在網(wǎng)頁上實時監(jiān)控，并且，當(dāng)某個激光模塊出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能夠檢測出故障并自動啟動備用模塊，保證了整個激光器系統(tǒng)的正常工作。廣泛應(yīng)用與工業(yè)加工，醫(yī)療等行業(yè)。
　　1.系統(tǒng)整體架構(gòu)：
　　本系統(tǒng)以Digilent公司的Cerebot32M*4開發(fā)板作為主控核心，通過外部擴展的Pmod網(wǎng)絡(luò)模塊實現(xiàn)組網(wǎng)與遠(yuǎn)程控制功能。針對大功率半導(dǎo)體激光器的工作特點，設(shè)置了數(shù)字式的電流，電壓采樣傳感器，功率采樣傳感器，單總線溫度傳感器。控制部分包括了軟啟動電路，TEC制冷溫控模塊以及激光二極管控制電路。上述傳感器將采集信號傳送給PIC32控制器，由其將信號處理后輸出相應(yīng)的控制信號，并將工作狀態(tài)參量上傳網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)原理框圖如圖一。
　　
　　圖表 1系統(tǒng)整體原理圖
　　2.主要模塊介紹
　　2.1 激光二極管電流噪聲傳感模塊
　　傳統(tǒng)的激光二極管陣列裝置的驅(qū)動電路，可以精確控制電流，但電路設(shè)計復(fù)雜，維護不便，且又僅靠模擬技術(shù)實現(xiàn)，無法與外部處理器進行數(shù)據(jù)交換，不能很好地監(jiān)控激光管的工作狀況。該裝置采用PIC32單片機和和擴展傳感器結(jié)合，當(dāng)半導(dǎo)體激光器串聯(lián)群中有一個或多個損壞，可以采用測量噪聲的方式來檢驗和發(fā)現(xiàn)，并及時報警，從而確保整個系統(tǒng)工作的連續(xù)性、可靠性。
　　2.1.1電流噪聲巡檢原理
　　隨著半導(dǎo)體激光器在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其自身的噪聲性能也越來越受到人們的重視。對半導(dǎo)體激光器的噪聲特性進行研究，不僅可以研究器件產(chǎn)生噪聲的機理，制備低噪聲器件，而且也可以依據(jù)器件的噪聲大小對器件進行可靠性評估。激光器的電噪聲主要是由于載流子的漲落引起的，引起載流子的漲落因素很多，如注入電流的漲落，載流子的復(fù)合和產(chǎn)生速率的漲落，光子發(fā)射和吸收速率的漲落，以及光增益漲落。通過對激光的電噪聲測量，可以監(jiān)測激光器的諸多參數(shù)和性能。作為應(yīng)用而言，要求激光二極管應(yīng)具有最低的電噪聲和最高的穩(wěn)定性，因為驅(qū)動電流的大小不僅會造成激光二極管的噪聲，還會造成輸出波長光譜線寬的展寬。
　　本系統(tǒng)中LD光功率采樣模擬信號、電流采樣信號及溫度傳感信號經(jīng)放大后由A／D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，PIC32單片機接受此信號進行運算處理，反饋控制信號經(jīng)D／A
　　轉(zhuǎn)換后再分別送往激光器電流源電路，形成光功率的閉環(huán)控制。一旦有一個或多個激光二極管損壞，通過噪聲巡檢的方法及時發(fā)現(xiàn)并報警，同時通過PIC單片機自動啟用備用激光二極管模塊。保證系統(tǒng)的正常工作。
　　因為該系統(tǒng)需要控制多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器D／A及模數(shù)轉(zhuǎn)換器A／D協(xié)調(diào)工作，如果由單片機直接控制，必然占用其過多的資源，因為單片機還需要控制顯示、鍵盤和各種接口的工作，進而加重其工作負(fù)擔(dān)。采用外部擴展A／D、D／A很好地解決了這個問題。