[发明专利]一种提高掺铒光纤光源功率稳定性的方法

权利要求书

1.一种提高掺铒光纤光源功率稳定性的方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤一：设计掺铒超荧光光纤光源整体结构；

步骤二：设计光源TEC温度控制模块和LD驱动电路；

步骤三：在光源的输出端通过光耦合器分束的光到电路的反馈控制模块，光电检测器作为反馈控制模块的核心器件，接收返回光并将光信号转换为电信号；

步骤四：编写增量式微分先行PID控制算法，编译完成后将控制程序下载到光源系统中总控制器中，进行光源的输出光功率控制，输出稳定性功率的光源；

所述步骤一中的掺铒超荧光光纤光源整体结构包括光路结构和电路结构；

所述光路结构选用单程后向结构，波分复用器、掺饵光纤依次连接，光隔离器、增益平坦滤波器、光耦合器依次连接，波分复用器还与光隔离器连接；

所述电路结构包括电源模块、系统控制模块、LD驱动模块、反馈控制模块和TEC温度控制模块；所述电源模块分别连接系统控制模块、LD驱动模块、反馈控制模块和TEC温度控制模块，所述系统控制模块通过TEC温度控制模块与LD驱动模块连接，系统控制模块还与LD驱动模块直接连接；

所述光路结构和电路结构通过光电部分连接，所述光隔离器与反馈控制模块连接；

所述光电部分由激光二极管LD和光电探测器组成；

所述步骤二中：

设计光源TEC温度控制模块具体为：采用4个高精度、相同温漂系数的电阻组成桥式测温电路，对光源的内部温度进行实时监测；采用LTC2053和LTC1923芯片作为主要温度控制芯片进行温度控制，控制精度达0.0001℃；

设计光源LD驱动电路具体为：光源LD驱动电路采用大功率三极管和场效应管串联的方式进行二极管的驱动，STM32作为总控制器控制场效应管的开闭，大功率三极管的基级由运算放大器构成的比较器的形式控制其关断；

所述步骤三步骤四具体为：

(1)初始化光源光功率，通过光电部分将掺铒光纤输出的光功率转换为单片机接受的电压信号；

(2)STM32单片机将电压信号在其内部的模数转换器中转换为数字量，并根据反馈量的大小进行增量式微分先行PID控制算法解算；

(3)增量式微分先行PID控制算法将过去两次实际值与设定值之间误差的累积值进行相减操作，带入下面公式进行增量式微分先行PID控制算法计算；

(4)单片机给出输出稳定的功率值，并通过SPI写入数模转换器，输出稳定的光功率；

(5)将光路进行光纤熔接，电路进行PCB焊接，留出程序下载端口；

(6)调试光源系统每个模块，调试完成后，将光源光路和电路安装到带有热沉的金属外壳内进行固定；

(7)在Keil软件中编写程序并编译，编译完成后通过J-Link下载器将预先编译完成的增量式微分先行PID控制算法下载到STM32总控制器中；

所述步骤三中分束的光为光源的5％。