[发明专利]一种大功率半导体激光器的驱动系统及其驱动方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体激光器技术领域，尤其涉及一种大功率半导体激光器的驱动系统及其驱动方法。

背景技术

随着社会的进步，人们对于显示器的要求不断提高，包括更高的分辨率、更大的色域、更逼真的色彩等等。近年来，激光显示技术快速发展，在显示技术中继黑白显示、彩色显示、数字显示之后，采用激光光源的显示技术已经成为最受关注的下一代显示高端技术。

激光显示技术是利用红、绿、蓝(RGB)三基色激光器为光源的显示技术，是现代显示技术中一个重要的课题。激光显示最大的优点就是其色域覆盖率可以达到90％，比起传统显示有很大的扩展。激光电源的性能直接决定了激光器是否能正常工作，以及能否尽量发挥出其色域广的优势。激光电源的逐步完善一直伴随着激光器的发展。

半导体激光器依靠载流子的直接注入而工作，是一种具有较高量子效率的器件，因而驱动电流的稳定对于激光器的正常输出有着关键作用。驱动电流的微小变化可能会导致输出光功率的巨大变化和激射波长等器件参数的变化，进而影响显示效果，更甚者危及激光器的安全使用。如果利用普通的驱动电源来驱动激光器，可能会无法发挥它各种优点，甚至造成器件损坏。因此需要设计制作出一些专用激光电源驱动电路来保证激光器正常稳定的工作。

激光器驱动电路有几种不同的驱动方式，主要是：恒流驱动控制、恒功率驱动控制和脉冲驱动控制。恒流驱动控制即为驱动电源是恒流源驱动激光器，通过调整电流的大小来调节激光器的光功率；恒功率驱动控制是指驱动电源提供电流使激光器工作在恒定的光功率上；脉冲驱动控制是指驱动电源为激光器提供脉冲电流源，根据占空比的大小来调节光功率。激光投影机中激光器需要输出不同的光功率，因此要选用恒流控制或者脉冲控制的方式。

由于在激光显示技术领域中，尤其是激光投影机中选用的激光器都是大功率的，一些普通激光装置中的驱动电路不能直接使用。如何设计合适的激光电源驱动使激光器的优势更好的发挥出来，怎样提高驱动系统的自动化程度和稳定性，成为迫切需要解决的问题。

国内对于半导体激光器驱动电源的研究也有很多，不过大多数是用于光纤通信方面的，对于驱动电流的要求不是很大，一般为几十到几百毫安。而对于激光显示技术方面的大功率激光器驱动的研究还比较少，国内激光显示产业化还在起步阶段，本发明对于激光显示用的大功率激光器驱动电源的研究有十分重要的现实意义，有利于推动激光显示产业的发展。

发明内容

本发明克服了现有技术中缺乏大功率激光器驱动系统的缺陷，提出了一种大功率半导体激光器的驱动系统及其驱动方法。

本发明提出了一种大功率半导体激光器的驱动系统，包括：中央处理模块，其生成数字控制信号；驱动电流设置模块，其与所述中央处理模块连接，用于根据所述数字控制信号生成模拟控制信号；激光显示驱动模块，其与所述驱动电流设置模块连接，用于根据所述模拟控制信号生成驱动电流；大功率半导体激光器，其与所述激光显示驱动模块连接，用于根据驱动电流进行激光显示；驱动电流检测模块，其分别与所述中央处理模块及所述大功率半导体激光器连接，用于采集所述驱动电流转换为数字信号并传输至所述中央处理模块中；及供电模块，其分别与所述中央处理模块、所述驱动电流设置模块、所述激光显示驱动模块及所述驱动电流检测模块连接并提供工作所需的电源供给。

本发明提出的大功率半导体激光器的驱动系统中，所述中央处理模块进一步与所述激光显示驱动模块连接，所述中央处理模块根据所述激光显示驱动模块的使能信号及电流进行脉冲宽度调制，稳定所述激光显示驱动模块的工作状态。

本发明提出的大功率半导体激光器的驱动系统中，所述供电模块包括数字供电电源与模拟供电电源，所述数字供电电源分别与所述中央处理模块、所述驱动电流设置模块及所述驱动电流检测模块连接；所述模拟供电电源与所述激光显示驱动模块连接。

本发明还提出了一种大功率半导体激光器的驱动系统的驱动方法中，包括如下步骤：

初始化步骤，初始化所述驱动系统并预设驱动电流目标值；

驱动工作步骤，所述驱动系统根据所述驱动电流目标值生成数字控制信号，并根据所述数字控制信号生成驱动电流驱动大功率半导体激光器工作；

调整步骤，检测与调整所述数字控制信号，并重新进行所述驱动工作步骤重新生成驱动电流对所述大功率半导体激光器进行驱动。

本发明提出的大功率半导体激光器的驱动系统的驱动方法中，所述初始化步骤包括如下步骤：

步骤一：所述中央处理模块进行初始化设置，在所述中央处理模块内预设驱动电流目标值；