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半导体激光器光源体最佳温度检测装置制造方法及图纸

技术编号:14706047 阅读:15 留言:0更新日期:2017-02-25 12:11
本发明专利技术提供了一种半导体激光器光源体最佳温度检测装置,其特征在于:包括光源体,内含有现有激光器中的发光体,放置于安装盒内;主控制模块,包括设置于安装盒内部的功率晶体管和用于检测光源体温度的温度传感器;辅助控制模块,包括设置于安装盒底部的黄铜底座,黄铜底座上设置有用于检测光源体温度的热敏电阻;光检测模块,用于对激光器输出的主光进行强度检测,获得光强信号激光器模块,接收来自中央处理器的命令根据其控制激光器输出主光;中央处理器,发送纠偏电压信号至激光器模块,接收来自光检测模块的光强信号和来自温度传感器及热敏电阻的温度信号。本发明专利技术有效实现对光源体的多层温控,同时保证控温温度选择达到最佳效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体激光器生产领域,具体涉及一种半导体激光器光源体最佳温度检测装置
技术介绍
自1962年第一台半导体激光器诞生以来,经过几十年的研究,半导体激光器的研究取得了长足的发展,波长从红外、红光到蓝绿光,覆盖范围逐渐扩大,各项性能参数也有了很大的提高。和其它类型的激光器相比,半导体激光器由于波长范围宽,制作简单、成本低、易于大量生产,并且具有体积小、重量轻、寿命长等特点,在光通讯、光谱分析、光信息处理等产业和技术,医疗和生命科学研究以及军事等基础和应用研究方面有着广泛的应用。半导体激光器虽然有许多优势,但在实际应用中,它们又具有比较明显的缺点:输出频率容易受到环境温度和注入电流的影响,输出线宽通常在100MHz左右,可调性也比较差。为了克服上述缺点,人们采用延伸腔的办法:利用衍射光栅和激光二极管的后端面组成一个延伸腔,构成了Littrow结构的激光器。衍射光栅产生的1级光反馈回激光二极管实现光反馈。由于输出激光的线宽和腔长成反比,因而利用延伸腔和光反馈可以大大压窄激光的线宽,通常可以到5MHz以下。而衍射光栅和入射光的夹角又直接决定了激光的输出频率值,因此衍射光栅又起到了选模的作用。通过调节衍射光栅的角度可以实现激光器在不跳模情况下频率的大范围(通常可以达GHz)扫描,若注入电流配合光栅的角度一起变化,则不跳模的可调范围可以增加到5GHz左右。然而,随着激光的输出频率的变化,激光的输出方向也会发生变化。因此,在许多应用场合,特别是有光纤耦合以及光路较长的情况下这是一个较大的问题。为了克服光路改变的问题,人们采用了两种解决方案:一是专利技术了Littman结构的半导体激光器。在Littman结构中,光栅衍射的1级光被反射到一面全反镜上,从全反镜反射回来的光经过光栅再次衍射后的0级光作为激光的输出。由于激光频率的调节是通过改变反射镜的角度而不改变光栅的角度实现,因此激光频率调节时输出方向不变;二是在Littrow结构中,在激光二极管和光栅之间加了一个分束片,从分束片反射的光作为激光的输出光,由于分束片的角度不改变,因此激光输出的方向不改变。在以上两种方法中,都是以损失激光输出功率为代价。例如在Littman结构中,通常输出效率只有Littrow结构的一半,这在很多对功率有要求的场合是很不利的。因此,一种比较理想的方案是在Littrow结构的基础上,在激光输出光路上加一个反射镜,反射镜和光栅的角度一起变化,从而实现激光输出方向不变的目的。同时,由于商用的半导体激光器采用的设计中,激光二极管和光栅的安装是分离的,由于机械不稳定性会不可避免地引起半导体激光器的输出频率不稳定性。此外,目前市售的半导体激光器均采用单层恒温系统。由于只有单层温控,所以容易受环境温度变化的影响,从而也会影响半导体激光器输出的频率稳定度,同时,在一般的温控电路中温度探测均采用单个热敏电阻实现,若是该电阻出现故障,将无法给出实际的温度,从而造成温度控制的失败。现有技术中,光源体的温度调节由于无法确定最佳温度,往往很难发挥光源体的最佳状态。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷,提供一种半导体激光器光源体最佳温度检测装置及其方法,有效实现对光源体的多层温控,同时保证控温温度选择达到最佳效果。本专利技术提供了一种半导体激光器光源体最佳温度检测装置,其特征在于:它包括光源体,内含有现有激光器中的发光体,放置于安装盒内;主控制模块,包括设置于安装盒内部的功率晶体管和用于检测光源体温度的温度传感器,通过温度传感器的输出电压与主控制模块内部设定电压值的比较结果,控制功率晶体管的开关状态实现对发光体的主导温控作用;辅助控制模块,包括设置于安装盒底部的黄铜底座,黄铜底座上设置有用于检测光源体温度的热敏电阻,通过热敏电阻阻值与控辅助控制模块设定电阻阻值的比较结果,控制黄铜底座半导体制冷片通电状态实现对光源体的辅助温控作用;光检测模块,用于对激光器输出的主光进行强度检测,获得光强信号;激光器模块,接收来自中央处理器的命令根据其控制激光器输出主光;稳频模块,接收来自光检测模块的光强信号处理后反馈至激光器模块,实现对激光器输出主光的稳频;中央处理器,发送纠偏电压信号至激光器模块,接收来自光检测模块的光强信号和来自温度传感器及热敏电阻的温度信号,通过分析处理纠偏电压信号、光强信号和温度信号确定光源体的控温温度,并根据控温温度调整主控制模块的内部设定电压值和辅助控制模块的设定电阻电值;所述主控制模块包括温度传感器、第一稳压器、第一比较器、同相跟随器和功率晶体管;第一稳压管的输入端连接第一电源,第一稳压管的输出端连接至第一比较器的正极输入端;第一稳压管的输出至第一比较器的电压值为内部设定电压值;温度传感器检测光源体温度并输出电压至第一比较器的负极输入端;第一比较器的输出端经同相跟随器连接至功率晶体管的基极;功率晶体管的收集极连接至电源,功率晶体管的发射极接地。所述功率晶体管和电源之间串联有多个辅助晶体管。所述功率晶体管和多个辅助晶体管分别均匀设置于安装盒内的四角。所述第一稳压管的输出端经第三定值电阻和第一可调电阻接地,第一可调电阻的调整端头连接至第一比较器的正极输入端。所述辅助控制模块包括第二稳压器、仪表放大器、运算放大器、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管和半导体制冷片;第二稳压器的输入端连接第二电源,第二稳压器的第一输出端经第一定值电阻和用于反映黄铜底座温度的数字电位器接地;第二稳压器的第二输出端经第二定值电阻和第二可调电阻接地;第二可调电阻为设定电阻;仪表放大器的同相端连接于第一定值电阻和数字电位器之间;仪表放大器的反向端连接于可调电阻的接头上;第二三极管的集电极连接第三电源,第二三极管的发射极连接第四三极管的集电极,第四三极管的发射极接地;第一三极管的集电极连接第二三极管的基极,第一三极管的发射极连接第三三极管的集电极,第三三极管的发射极连接第四三极管的基极,第一三极管的基极和第三三极管的基极连接;仪表放大器的输出端经运算放大器连接于第一三极管的基极和第三三极管的基极之间;半导体制冷片一端分别连接于第二三极管的发射极与第四三极管的集电极之间及第一三极管的发射极与第三三极管的集电极之间;半导体制冷片另一端接地。所述仪表放大器通过第三可调电阻实现放大倍数的可调。所述热敏电阻包括多个且均匀布置于黄铜底座上,中央处理器接收来自多个热敏电阻的电阻值信息并对其进行比较,并发送控制命令至数字电位器,使数字电位器的阻值为数值相近的两个热敏电阻电阻值的平均值。本专利技术提供了一种半导体激光器光源体最佳温度检测方法,其特征在于包括以下步骤:中央控制器检测不同温度下光源体的光强信号,获得光源体温度与光强的对应曲线;在光源体温度与光强的对应曲线的拐点处温度值为中间值取多个指定温度;中央控制器控制光源体达到某一个指定温度时发送纠偏电压,由此获得每一个指定温度对应有各自的纠偏电压和光检电压的对应曲线;计算每个纠偏电压和光检电压的对应曲线中光检电压为最大值和最小值的两点之间的斜率;选取最大斜率对应的指定温度最为光源体的控温温度。上述技术方案包括以下步骤:第一步,中央控制器仅通过主控制模块输出不同的温度给光源体,同时通过光检测模块进行光强采样,获得光源体温度与本文档来自技高网
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半导体激光器光源体最佳温度检测装置

【技术保护点】
一种半导体激光器光源体最佳温度检测装置,其特征在于:它包括光源体,内含有现有激光器中的发光体,放置于安装盒内;主控制模块,包括设置于安装盒内部的功率晶体管和用于检测光源体温度的温度传感器,通过温度传感器的输出电压与主控制模块内部设定电压值的比较结果,控制功率晶体管的开关状态实现对发光体的主导温控作用;辅助控制模块,包括设置于安装盒底部的黄铜底座,黄铜底座上设置有用于检测光源体温度的热敏电阻,通过热敏电阻阻值与控辅助控制模块设定电阻阻值的比较结果,控制黄铜底座半导体制冷片通电状态实现对光源体的辅助温控作用;光检测模块,用于对激光器输出的主光进行强度检测,获得光强信号;激光器模块,接收来自中央处理器的命令根据其控制激光器输出主光;稳频模块,接收来自光检测模块的光强信号处理后反馈至激光器模块,实现对激光器输出主光的稳频;中央处理器,发送纠偏电压信号至激光器模块,接收来自光检测模块的光强信号和来自温度传感器及热敏电阻的温度信号,通过分析处理纠偏电压信号、光强信号和温度信号确定光源体的控温温度,并根据控温温度调整主控制模块的内部设定电压值和辅助控制模块的设定电阻电值。

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器光源体最佳温度检测装置,其特征在于:它包括光源体,内含有现有激光器中的发光体,放置于安装盒内;主控制模块,包括设置于安装盒内部的功率晶体管和用于检测光源体温度的温度传感器,通过温度传感器的输出电压与主控制模块内部设定电压值的比较结果,控制功率晶体管的开关状态实现对发光体的主导温控作用;辅助控制模块,包括设置于安装盒底部的黄铜底座,黄铜底座上设置有用于检测光源体温度的热敏电阻,通过热敏电阻阻值与控辅助控制模块设定电阻阻值的比较结果,控制黄铜底座半导体制冷片通电状态实现对光源体的辅助温控作用;光检测模块,用于对激光器输出的主光进行强度检测,获得光强信号;激光器模块,接收来自中央处理器的命令根据其控制激光器输出主光;稳频模块,接收来自光检测模块的光强信号处理后反馈至激光器模块,实现对激光器输出主光的稳频;中央处理器,发送纠偏电压信号至激光器模块,接收来自光检测模块的光强信号和来自温度传感器及热敏电阻的温度信号,通过分析处理纠偏电压信号、光强信号和温度信号确定光源体的控温温度,并根据控温温度调整主控制模块的内部设定电压值和辅助控制模块的设定电阻电值。2.根据权利要求1所述的半导体激光器光源体最佳温度检测装置,其特征在于主控制模块包括温度传感器、第一稳压器、第一比较器、同相跟随器和功率晶体管;第一稳压管的输入端连接第一电源,第一稳压管的输出端连接至第一比较器的正极输入端;第一稳压管的输出至第一比较器的电压值为内部设定电压值;温度传感器检测光源体温度并输出电压至第一比较器的负极输入端;第一比较器的输出端经同相跟随器连接至功率晶体管的基极;功率晶体管的收集极连接至电源,功率晶体管的发射极接地。3.根据权利要求2所述的半导体激光器光源体最佳温度检测装置,其特征在于功率晶体管和电源之间串联有多个辅助晶体管。4.根据权利要求3所述的半导体激光器光源体...

【专利技术属性】
技术研发人员:罗会容
申请(专利权)人:江汉大学
类型:发明
国别省市:湖北;42

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