外腔半导体激光器的高精度双稳温度控制

刘强633

提要：温度对于外腔半导体激光器的特性有很大的影响，对其温度进行高精度的控制．是保证外腔半导体激光器输出波长稳定的关键技术
" F0 i2 R* S6 c+ s5 W; ~之一。本文介绍了外腔半导体激光器的高精度温度控制原理和方法，提出了采用PID控制原理的模拟电路设计和以单片机为核心的数字电路
: u6 m# p/ {( e/ p5 ]7 S设计相结合的双稳温度控制方案，并对其进行了理论分析和实验研究。
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) J8 G, U, `  x' |1 孑I声为核心的电路系统来实现的。
7 V  f- a/ }1 b/ y) q( d1970年，半导体激光器室温连续振荡的成功和低损耗光
纤的实现拉开了光电子时代的序幕。近年来，随着波分复用
) R4 v) |* n( Z* G; M& E(wDM)光纤通信系统信道密集程度的日益提高，具有高精确
$ r% e& {- ]8 E4 S1 t4 }" ]8 v, Y% b6 q0 L度和稳定性激射波长的相干光源显得尤为重要，而频率稳定
- ]- a; }# S& x6 E& s; r0 `的外腔半导体激光器(ECLD)作为密集波分复用(DwDM)系
; c& s  L& M6 N0 K4 ^7 B7 D统可供选用的光源之一已受到国内外学者的广泛关注，并已
; B3 H  g7 W0 T' P开展了相关研究。
' s  g: P. F) j9 u3 k' J对于外腔半导体激光器，影响其稳定度的因素主要是工
3 |. o1 \2 }6 q. L作温度的漂移和驱动电流的变化。从图l可以看出外腔长
# E" m3 H! V( g. T度k为10cm利10mm时；撒光器激射波长随温度的变化关
系(6]。一方面，当ECLD内部温度增加时，输出功率也随之减
小，如果温度不稳则可能会引发模式跳跃现象，其结果会严
; p; \  b. P  l$ {4 ^重影响ECLD的稳定度；另一方面，ECLD的阈值电流随温度
- |% a3 v& Z( O; Q. ~升高而升高，整个激光管的特性曲线基本上随温度的变化而
' [7 D$ g$ {) f, D4 m平行移动。另外，长期工作于温度过高状态将导致ECLD的
/ H& }( M' o' A) m4 ]5 w' o2 M老化甚至损坏。因此，对ECLD的温度进行严格的控制，有
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