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
. y- {( {8 h, a; t3 @% C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
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
波长的单一性.
9 j3 h, m, I" R6 U+ I6 {( S4 s
关键词:单片机;半导体激光器; AD590;温度控制

1  引言
随着半导体技术的不断发展,半导体激光器已
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
+ ^& m7 A7 a: L2 i$ r其广泛.温度对激光的品质有很大影响,在电流恒定
* O  l7 ^. K( C+ u的情况下，温度每升高1C,激光波长将增加大约
( B3 Q& ?# }; r0.1 nm6] ,而且温度过高将导致激光器老化甚至损
坏，因此需要将温度控制在激光器适合的工作条件
2 @# P: G$ d! I5 e, ]下,且使温度起伏小于0.01C ,这样才能使激光器
9 @3 @/ [0 n+ O输出稳定的波长.以Intel 公司的AT89C51单片机
* \, f3 i- n& @& @: \为核心,设计了简单实用的温度控制系统该系统可

以实现温度信号的采集、显示和控制,并可用软件实
# g5 X% X) T0 P& y) |1 ~) \  k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.
8 P7 z6 {9 @7 c& ^6 N2
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
' y# g* Z' C% z源模块、显示模块,键盘输人模块5部分组成.在
$ D: R0 l0 k3 ^" ^0 z! Z# ~  f& fPCB板上布局排列严格按照原理，并符合电磁兼容
; M- M6 P" |) }/ F+ ~的要求.硬件结构如图1所示. .
9 L) R2 w4 g/ V, d8 R2.1温度检测模块
1 K2 [5 c, U' _4 Z3 S* C+ Z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.
AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端
- i# m# T1 g0 l9 o2 l+ Q感温电流源,AD590等效于一个高阻抗恒流源,工
) p" n" g' v( a2 ~4 W, [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.
化1μA.
3 H1 d* y- e6 `: R2 m& c. E+ [2 Z当电阻R,和电位器R2的电阻之和为1k时,输
出电压V随温度的变化为1mV/K.但由于AD590
的增益有偏差,电阻也有误差,因此应对电路进行调
% K  T% J& c& M: N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
4 g' A4 n9 P8 w! K$ C4 P0 p0C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
  ^' U3 k5 ~' l6 W5 f$ M; _1 L% }: x整电位器,使Vo =273.2 +25 =298. 2 mV,这样可以
& I. S0 D4 c# F0 ^! N6 z保证在25C附近有较高的精确度.AD590温度传感
4 q; s2 H3 }! d2 D0 X3 o" f, n  |器的封装形式，电路符号和基本应用电路分别如图
2所示.
4 |$ j8 r; y- s! v( w6 z
0 r) i) b- |! R

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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