半导体激光器的温度控制系统

ByGrith4

摘要:由于温度对半导体激光器 的性能有很大的影响. 介绍了一种基于AT89C51单片机的
0 e% r1 {3 w  y: t* E半导体激光器温度控制系统.该系统由单片机进行程序化控制,由温度传感器AD590采集被控对
5 [" f2 ~! z8 F" m5 w7 s' i象的实时温度,对温度的控制精确度可达到0.01C.从而提高了半导体激光器的使用寿命和榆出
" {2 e7 [2 P2 |! I0 ]& ^波长的单一性.

关键词:单片机;半导体激光器; AD590;温度控制

2 f+ w1 S! p, C8 T! r; _1  引言
4 d+ u8 D2 x8 W5 n. a随着半导体技术的不断发展,半导体激光器已
, n& D9 N/ _8 d6 ~$ F经广泛应用于国防和国民经济的各个领域.寿命长，
谱线宽度窄,频率稳定性好的半导体激光器应用尤
4 ?. y# z9 N$ s# `" k: s其广泛.温度对激光的品质有很大影响,在电流恒定
* j8 N! V1 W0 p& \+ M, x的情况下，温度每升高1C,激光波长将增加大约
0.1 nm6] ,而且温度过高将导致激光器老化甚至损
5 k/ {2 t3 o* L8 X( M: ^1 |坏，因此需要将温度控制在激光器适合的工作条件
$ C6 i6 L* l* e9 c! i- w- k! Z  }下,且使温度起伏小于0.01C ,这样才能使激光器
输出稳定的波长.以Intel 公司的AT89C51单片机
5 _5 l* d# e. M; v: a为核心,设计了简单实用的温度控制系统该系统可
5 W0 p$ E9 c/ L/ z% r
$ x) E8 W4 J: [& {6 N9 R$ U1 _0 g以实现温度信号的采集、显示和控制,并可用软件实
现温度的闭环自动控制.实验表明该系统的控制精
度高稳定性好,是-一种可行的半导体激光器温度控
制方案[2.
2
9 z8 J$ N- m" j! g) ^' e/ T* e+ {系统的硬件设计
整个系统由温度检测模块、温度控制模块、恒流
源模块、显示模块,键盘输人模块5部分组成.在
PCB板上布局排列严格按照原理，并符合电磁兼容
% S& B+ h7 e! `9 E的要求.硬件结构如图1所示. .
2.1温度检测模块
准确的检测被控对象的温度是实现高精确度温

度控制的前提,因此也是硬件设计的关键一步.
0 ~4 R6 i% f( k. O0 ~AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端
$ o6 D6 a7 e8 u( j2 m感温电流源,AD590等效于一个高阻抗恒流源,工
$ F: K. l( C3 u1 v6 o+ m作电压为+4V~ +30V,测温范围-55C ~ +155C,
对应于热力学温度T每变化1K,输出电流变.
+ V1 B" e+ W7 i* e化1μA.
9 [0 q- X3 i4 c  d当电阻R,和电位器R2的电阻之和为1k时,输
& @! l, c+ ?& y/ `出电压V随温度的变化为1mV/K.但由于AD590
' ~  R2 o! \8 t8 T" T8 S$ v的增益有偏差,电阻也有误差,因此应对电路进行调
整.调整的方法为:把AD590放于冰水混合物中,调
整电位器R,使Vo=273.2mV,这样调整可保证在
# g+ z; ~3 L) D/ m) P/ j% V0C附近有较高精确度.因为半导体激光器通常在室
温条件~下使用,所以一般在室温下(25C)条件下调
整电位器,使Vo =273.2 +25 =298. 2 mV,这样可以
6 f- b, l. W* q& Z! ]" X6 U1 f保证在25C附近有较高的精确度.AD590温度传感
( C, ~3 A( {: q2 b$ E* w器的封装形式，电路符号和基本应用电路分别如图
2所示.

* e0 E6 R. Q- A& u. x, _
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AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源