[發明專利]半導體激光器溫度控制系統

無效

• 申請號: 200710045711.0
• 申請日: 2007-09-07
• 公開（公告）號: CN101174155A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 樓祺洪;張壽棋;周軍;董景星;魏運榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及設備的溫度控制，特別是一種半導體激光器的溫度控制系統。

背景技術

半導體激光器(簡稱LD)具有體積小、重量輕、輸入電壓小、結構簡單、壽命長、轉換效率高、功耗低、結構簡單、價格低廉、使用安全、易于調制等有利因素，用其作為干涉測量中的光源，使得干涉測量系統的集成化、實用化變為可行。另一方面，LD的輸出功率與溫度存在一定的關系，當LD內部溫度增加時，輸出功率也隨之增加。而LD要在干涉測量領域當中應用，首要任務是使LD的輸出功率非常穩定，如果溫度不穩則可能會引發模式跳躍現象，其結果會嚴重影響干涉場質量。為了使干涉測量達到優良的精度，必須對LD的內部溫度進行嚴格的控制。因此，對LD的內部溫度進行嚴格的控制，有著非常重要的意義。

目前，對LD進行溫度控制還需要解決的問題有：測溫電路對溫度的監測精度不高，主要是測溫的電橋電阻分流引起的；TEC驅動電路常采用MOS管組成的電橋，但這需要解決開關過程中的直通等問題，因此往往設計過程較為復雜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種半導體激光器溫度控制系統，該系統應具有結構簡單，快速、準確地顯示和控制半導體激光器的溫度，能自動斷電保護的特點。

本發明的技術方案如下：

一種半導體激光器溫度控制系統，其特征是包括報警保護電路、按鍵顯示電路、單片機、AD轉換電路、溫度傳感電路、光電隔離電路和熱電制冷器驅動電路，其各個部分的連接關系為：

所述的報警保護電路、按鍵顯示電路、AD轉換電路和光電隔離電路都與單片機相連，所述的AD轉換電路的另一端與所述的溫度傳感電路相連，所述的光電隔離電路的另一端與所述的熱電制冷器驅動電路相連，所述的溫度傳感電路和熱電制冷器驅動電路與一半導體激光器相連；

所述的溫度傳感電路內部的連接關系如下：

第二電阻的一端接+5v電壓，第二電阻另一端與所述的半導體激光器內部的熱敏電阻的一端和雙電壓放大器的第一運算放大器的正向輸入端的節點相連，該熱敏電阻的另一端接地；第三電阻的一端接+5v電壓，另一端接第一電位器與第二運算放大器的正向輸入端的節點，第一運算放大器的負向輸入端與該運算放大器的輸出端相連后再接第三運算放大器的負向輸入端，該負向輸入端經第八電阻與該第三運算放大器的輸出端相連，所述的第二運算放大器的負向輸入端與輸出端相連后再接第三運算放大器的正向輸入端；該正向輸入端通過第七電阻接地；所述的第三運算放大器的輸出端連接到所述的AD轉換電路；

所述的熱電制冷器驅動電路內部的連接關系如下：

電橋驅動芯片的輸入端和連接光電隔離電路的輸出端；Vss端接+5v電壓，Vs端接+8v電壓，ISEN?A端接第二電位器的一端，該電位器的中間抽頭接地；所述的電橋驅動芯片的輸出端OUT1和OUT2分別經第一電感和第二電感接所述的半導體激光器內部的熱電制冷器；第一電感和第二電感與半導體激光器內部的熱電制冷器的節點分別經第八電容和第九電容接地。

所述的熱電制冷器驅動電路的電橋驅動芯片為L298，或LMD18200芯片。

溫度傳感電路檢測半導體激光器的溫度，將其轉換為電壓量，通過AD轉換電路之后進入單片機；由單片機根據檢測的溫度數據和用戶設定的溫度參數通過程序計算來產生脈寬驅動信號，該脈寬驅動信號通過光電隔離電路之后，輸送到熱電制冷器驅動電路，從而控制半導體激光器內部的熱電制冷器，實現半導體激光器溫度的自動控制。

本發明的技術效果如下：

所述的溫度傳感電路中采用了電壓放大器LM358組成的電壓跟隨器進行阻抗轉換，從而提高了溫度檢測的精度；

所述的熱電制冷器驅動電路中采用電橋驅動芯片L298或者LMD18200，它使熱電制冷器驅動電路更加簡單、穩定；

系統中附有報警保護電路，它在激光器溫度過高時通過蜂鳴器報警并切斷電源，能有效的保護半導體激光器的安全。

采用單片機控制，可快速、準確地顯示和控制半導體激光器的溫度：

以下結合附圖對本發明作進一步的說明。

附圖說明

圖1為本發明的原理方框圖；

圖中：U1-報警保護電路U2-按鍵顯示電路

U3-單片機U4-AD轉換電路U5-溫度傳感電路

U6-光電隔離電路U7-熱電制冷器驅動電路

LD-半導體激光器

圖2為本發明溫度傳感電路原理圖；

圖3為本發明熱電制冷器驅動電路原理圖；

圖4為本發明單片機程序流程圖。

具體實施方式