一种基于紫外LED的多波段调制光源

摘要

本发明公开了一种基于紫外LED的多波段调制光源，特征是包括工业电脑、控制电路、调制电路、供电电源、紫外LED光源与光学系统，紫外LED光源选用266nm、315nm两个波段的紫外LED阵列，工业电脑及其可视化控制软件构成上位机系统，通过控制电路实现对调制电路和紫外LED光源的控制，供电电源为调制电路和紫外LED光源提供所需直流电源，紫外LED在控制电路、调制电路和供电电源的共同作用下发射紫外调制信号，紫外光信号经光学系统输出，用于模拟紫外光通信系统发射端机工作状态和环境背景噪声。本发明可同时输出266nm、315nm波段的紫外调制信号，通过更换紫外LED阵列，可实现200nm～400nm波长范围全覆盖的紫外调制信号。

主权项

一种基于紫外LED的多波段调制光源，其特征在于包括工业电脑、控制电路、调制电路、供电电源、紫外LED光源与光学系统，紫外LED光源选用266nm、315nm两个波段的紫外LED阵列，工业电脑以及运行其上的可视化控制软件构成上位机系统，通过控制电路实现对调制电路和紫外LED光源的控制，供电电源为调制电路和紫外LED光源提供所需直流电源，紫外LED在控制电路、调制电路和供电电源的共同作用下发射紫外调制信号，紫外光信号经光学系统输出，用于模拟紫外光通信系统发射端机工作状态和环境背景噪声；上述光学系统包括光纤耦合子系统与准直聚焦子系统；通过光纤耦合子系统将紫外光进行整形，然后通过准直聚焦子系统对光纤束输出的激光进行准直，使最终光斑达到设计要求；上述光纤耦合子系统包括芯径为0.05mm的全玻璃多模阶跃光纤集束而成的光纤束，与耦合透镜组；在进行光学分析时，将紫外LED阵列视为9mm×7mm的面发光源，光纤束视为一根直径为3mm的单根光纤；耦合透镜组用于将9mm×7mm的光斑缩小到3mm×3mm，耦合透镜组由2～3片单聚焦透镜组成；上述准直聚焦子系统包括聚束透镜与聚焦透镜；由光纤耦合子系统输出的激光经过聚束透镜将高斯光束的发散角变小，再用聚焦透镜将激光聚焦成为直径2mm的光斑；上述紫外LED阵列是由36个小型LED组成的光源阵列；紫外LED阵列的工作电压为35.9V，功率大于25mW，最高调制频率大于2MHz；上述控制电路包括FPGA处理器、FLASH存储器、复位、USB接口、电源模块和电平转换驱动模块；用于接收上位机系统的指令，通过内部控制程序发出相应的波形，以驱动LED驱动系统，点亮紫外LED阵列；上述调制电路包括主控三极管，通过控制主控三极管的通断，来实现对紫外光源的调制；其中主控三极管选用2SD1762型NPN功率三极管，其最大反向电压为60V，传输频率为90MHz，集电极耗散功率25W；上述调制电路还包括均衡器，用于保证光源输出功率依据频率具有平坦性；该均衡器以紫外光功率计监测紫外LED光源在不同调制频率、不同供电电压条件下的紫外光功率，调整供电电压，实现紫外LED光源在不同的调整频率下具有相同的输出功率，记录不同调制频率下的供电电压，并以此作为均衡器的调整参数；所述基于紫外LED的多波段调制光源可同时输出266nm、315nm波段的紫外调制信号，用于模拟紫外光通信系统发射端机的工作状态及背景杂散光；通过更换紫外LED阵列，可实现200nm～400nm波长范围全覆盖的紫外调制信号。