半导体激光器的温度控制系统

ByGrith4

  R! R/ {2 a2 C$ a; |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
' g9 F, D8 R: p; k1 v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
+ D- R- V* S2 m) F; ]+ b: G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.

3 H: R! }0 A% o' b+ R6 H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
: G4 c4 Q0 s' x/ n1 }经广泛应用于国防和国民经济的各个领域.寿命长，
( S3 W) R8 C( j7 @! d0 k0 _谱线宽度窄,频率稳定性好的半导体激光器应用尤
2 U1 W* E9 X8 H3 s其广泛.温度对激光的品质有很大影响,在电流恒定
的情况下，温度每升高1C,激光波长将增加大约
7 v' Z, y; V5 G3 ^3 I) w0.1 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
" ?) }8 f& a! t$ V下,且使温度起伏小于0.01C ,这样才能使激光器
( L0 x$ Y3 m3 H4 c' `输出稳定的波长.以Intel 公司的AT89C51单片机
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
, w+ u) F3 u$ |, @  u" R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
* T! K7 q, O4 g. x$ r/ ~制方案[2.
6 p- Y. j3 G4 f, @. A2
$ a  D" \9 u! b0 C7 M6 y7 N系统的硬件设计
2 {; o6 ]9 `# s6 @) U$ {+ N. F2 ^整个系统由温度检测模块、温度控制模块、恒流
  a$ k; ^4 l7 ^: |, A* U, f. A源模块、显示模块,键盘输人模块5部分组成.在
/ t4 l4 B, o9 {: @4 `) l" D8 SPCB板上布局排列严格按照原理，并符合电磁兼容
( o+ X0 N4 z+ u/ X9 ~的要求.硬件结构如图1所示. .
2.1温度检测模块
* p/ `$ u$ j  i0 k! ^准确的检测被控对象的温度是实现高精确度温
2 J0 x* @' E4 U% S5 U* S9 m
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
6 ]" D& O% Y* l: g% x! Y感温电流源,AD590等效于一个高阻抗恒流源,工
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.
, M# M1 K! T4 F" `2 K# u化1μA.
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
. {% g9 f$ C! ?! v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
3 P# q+ }7 F3 ]1 K, a0C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
保证在25C附近有较高的精确度.AD590温度传感
4 k+ \8 C, F7 G器的封装形式，电路符号和基本应用电路分别如图
- [. r; b1 K% q3 \: {$ v9 E2所示.
- O0 e$ }7 p5 P
  t7 y7 x! f6 U7 Q$ ]+ ?, b  P
7 F* C- k$ V9 Q6 v# d, m
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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