一种非气密封装激光器工作环境湿度及温度自动控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种非气密封装激光器工作环境温度及湿度自动控制系统，应用于光电器件领域，通过置于激光器旁用于感知激光器工作温度的热敏电阻获取激光器当前的工作温度，当激光器温度低于某一设定值，启动线圈加热驱动器加热使激光器温度上升，当激光器温度超过某一定设定值，关断线圈加热驱动器控制温度波动，使得激光器的工作温度范围较原产品得以扩大，可以将同类激光器工作温度范围从0～85℃扩展到‑40～85℃；通过湿度传感器获取激光器的工作湿度，工作湿度太大时控制加热线圈工作，工作湿度回归正常范围则关闭加热线圈；从而控制激光器工作在正常湿度范围，保证激光器工作可靠信和寿命。

An automatic control system for humidity and temperature in working environment of non hermetic packaging laser

The utility model discloses an automatic control system of temperature and humidity in the working environment of a non airtight package laser. It is applied to the field of photoelectric device. The working temperature of the laser is obtained by the thermistor used to perceive the temperature of the laser working temperature by the laser. When the temperature of the laser is lower than a set value, the starting coil is added. The temperature of the laser is increased by the heat driver. When the temperature of the laser exceeds a certain set value, the temperature fluctuation is controlled by the closed coil heating driver. The temperature range of the laser can be expanded from the original product. The temperature range of the same kind of laser can be extended from 0~85 to 40~85 degrees C; the humidity sensor can be detected by the humidity sensing. The device controls the working humidity of the laser, controls the work of the heating coil when the humidity is too high, and the heating coil is closed when the humidity is returned to the normal range, thus controlling the laser working in the normal humidity range, and ensuring the reliable reliability and life of the laser.

【技术实现步骤摘要】
一种非气密封装激光器工作环境湿度及温度自动控制系统
本技术属于光通信光互联用光电器件领域，特别涉及一种基于内嵌PCB线圈加热扩展激光器低温范围应用的技术。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，半导体激光泵浦的固体激光器由于兼有了激光二极管和固体激光器的双重优点,近年来得到迅速发展，并在军事、通讯、加工和科研等领域中得到广泛的应用。在远距离通讯，激光雷达，数字信号的存储和恢复，激光测距，机器人，全息应用，医学诊断等方面都有广泛的应用。但半导体激光器是一种高功率密度并具有极高量子效率的器件，对工作条件要求非常苛刻。在不适当的工作或存放条件下，会造成性能的急剧恶化乃至失效。主要由温度检测模块、温度控制模块、恒流源模块、显示模块，键盘输入模块这五部分组成的半导体激光器，通常在室温条件下使用，温度波动在±1℃以内的工作，温控系统是其中的研究焦点。半导体激光器的工作原理决定了其自身工作时必然发热，而自身产生的热量严重影响着LD的输出特性，如LD输出波长随温度的漂移，进而影响仪器的精度及使用寿命，为了保证半导体激光器的正常工作，它的工作波长必须保持高度的稳定。因此就需要对LD的温度变化进行严格控制。LD是对温度敏感的器件，输出光功率随温度而变化，其阈值电流、输出波长以及输出光功率的稳定性都对温度非常敏感，其工作寿命也与其工作温度密切相关。由于温度对半导体激光器的性能有很大的影响，实验表明，在电流恒定的情况下，温度每升高1℃，激光波长将增加大约0.1nm，激光器的寿命会降低一个数量级。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下，且使温度起伏小于0.001℃。这样才能使激光器输出稳定的波长。随着光通讯速率提高，高速率DML激光器温度涨落幅度随激光加热时间的增加而增大。激光功率涨落引起的温度涨落的幅度还与材料的热学特性有关。温度涨落幅度随材料热传导率的增加而降低，随热扩散率的增加而增加。也就是说激光功率涨落带来的温度涨落与激光器的功率稳定性、激光加热时间、材料的热传导率和热扩散率及材料的初始温度等因素有关。随着温度的升高光器件的特性会发生较大变化，使得光信号的功率、波长等参数发生很大的变化，眼图质量也变得很差。目前，由于部分直接调制器激光器DML激光器正常情况下只能工作在0～85℃温度范围，工作温度范围受到0～85℃工作温度范围限制，同时，由于高密度需求封装尺寸小，当需要激光器应用在-40～85℃温度时，需要扩展激光器工作温度范围。DML高速激光器。如何扩展激光器工作温度范围尤其显得重要。非气密COB封装是目前最受欢迎的一种激光器封装技术。但非气密封装随之带来问题，非气密导致激光器长时间处于湿度超出激光器工作范围条件下，这样会降低激光器使用可靠性及寿命。激光器工作环境严重影响着激光器的输出特性，如激光器输出波长随温度的漂移，进而影响仪器的精度及使用寿命，为了保证半导体激光器的正常工作，它的工作波长必须保持高度的稳定。因此就需要对激光器的温度和湿度变化进行严格控制。
技术实现思路
本技术为解决上述技术问题，提出了一种非气密封装激光器工作环境湿度及温度自动控制系统，基于激光器载体内加热线圈加热自动控制激光器环境温度从而控制激光器工作环境湿度，并且可以减小封装尺寸和寄生参数，提高激光器高速性能。本技术采用的技术方案是：一种非气密封装激光器工作环境温度自动控制系统，包括：置于激光器旁用于感知激光器工作温度的热敏电阻和感知激光器环境湿度的湿度传感器，以及内嵌于激光器载体，且位于激光器和热敏电阻下方的加热线圈，还包括：采样电阻、第一模数转换器、微控制单元、线圈加热驱动器；所述热敏电阻第一端接参考电压，热敏电阻第二端接采样电阻第一端，所述采样电阻第二端接地；热敏电阻第二端经第一模数转换器还与微控制单元相连，所述微控制单元通过线圈加热驱动器控制加热线圈工作。进一步地，所述微控制单元根据热敏电阻的电压计算得到激光器的工作温度。更进一步地，所述微控制单元还包括设定激光器工作温度的第一阈值以及第二阈值，当检测到的当前激光器工作温度小于第一阈值时，则微处理单元启动线圈加热驱动器使加热线圈工作；当检测到的当前激光器工作温度大于或等于第二阈值，则微处理单元关断线圈加热驱动器。进一步地，所述激光器载体为印制电路板。更进一步地，采用板贴封装COB工艺将激光器封装在印制电路板上。本技术还提供一种非气密封装激光器工作环境湿度自动控制系统，其特征在于，包括：置于激光器旁用于感知激光器工作湿度的湿度传感器，以及内嵌于激光器载体，且位于激光器和湿度传感器下方的加热线圈，还包括：第二模数转换器、微控制单元、线圈加热驱动器；所述湿度传感器经第二模数转换器与微控制单元相连，所述微控制单元通过线圈加热驱动器控制加热线圈工作。进一步地，所述微控制单元还包括设定激光器工作湿度的第三阈值，当检测到的当前激光器工作湿度大于第三阈值时，则微处理单元启动线圈加热驱动器使加热线圈工作；当检测到的当前激光器工作温度小于第三阈值，则微处理单元关断线圈加热驱动器。进一步地，所述激光器载体为印制电路板。更进一步地，采用板贴封装COB工艺将激光器封装在印制电路板上。本技术的有益效果：本技术提供的温度自动控制系统通过设置于激光器旁的热敏电阻感知当前激光器的工作温度，并反馈给微控制单元；当MCU判断当激光器温度低于第一阈值，启动线圈加热驱动器加热使激光器温度上升，当激光器温度超过第二阈值，关断线圈加热驱动器控制温度波动，工作温度范围较原产品得以扩大，可以将同类激光器工作温度范围从0～85℃扩展到-40～85℃。如此控制激光器工作温度始终处于其正常工作温度范围，使激光器输出稳定的波长，从而达到扩展激光器工作温度范围目的；本技术提供的湿度自动控制系统通过设置于激光器旁的湿度传感器感知当前激光器的工作湿度，并反馈给微控制单元；当MCU判断当激光器湿度大于第三阈值，启动线圈加热驱动器加热使激光器工作湿度回到正常范围，当激光器湿度小于第三阈值，关断线圈加热驱动器；湿的激光器工作在正常的湿度范围，增加激光器的工作可靠性。具有以下优点：1、提高激光器高速性能，通过热敏电阻与加热线圈，实现低温时加热，让处于低温环境的激光器温度处于其正常工作范围内；当反馈温度过高时，控制内嵌PCB内加热线圈驱动器，不使激光器温度超出其工作范围，保证激光器在全温度范围内工作在它正常工作温度范围，扩展激光器工作温度后，激光器温度工作范围更宽，从而提高了激光器高速性能；2、控制激光器的工作湿度范围，保证激光器工作在适应的湿度环境中，保证激光器工作可靠信和寿命；3、减小封装尺寸和寄生参数，采用板贴封装COB工艺将非气密DML激光器直接封装在印制电路板PCB上，在位于激光器下面的印制电路板PCB内嵌PCB加热线圈，可以将封装尺寸降到最小；这种通过嵌入PCB内走线线绕加热扩展激光器工作温度范围，可以减小封装尺寸和寄生参数。附图说明图1是本技术实施例提供的非气密封装激光器工作环境温度自动控制系统工作原理示意图；图2是本技术实施例提供的非气密封装激光器工作环境温度自动控制系统的剖视图；图3为本技术实施例提供的非气密封装激光器工作环境湿度自动控制系统工作原理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非气密封装激光器工作环境温度自动控制系统，其特征在于，包括：置于激光器旁用于感知激光器工作温度的热敏电阻，以及内嵌于激光器载体，且位于激光器和热敏电阻下方的加热线圈，还包括：采样电阻、第一模数转换器、微控制单元、线圈加热驱动器；所述热敏电阻第一端接参考电压，热敏电阻第二端接采样电阻第一端，所述采样电阻第二端接地；热敏电阻第二端经第一模数转换器还与微控制单元相连，所述微控制单元通过线圈加热驱动器控制加热线圈工作。

【技术特征摘要】
2017.07.14 CN 20171059849751.一种非气密封装激光器工作环境温度自动控制系统，其特征在于，包括：置于激光器旁用于感知激光器工作温度的热敏电阻，以及内嵌于激光器载体，且位于激光器和热敏电阻下方的加热线圈，还包括：采样电阻、第一模数转换器、微控制单元、线圈加热驱动器；所述热敏电阻第一端接参考电压，热敏电阻第二端接采样电阻第一端，所述采样电阻第二端接地；热敏电阻第二端经第一模数转换器还与微控制单元相连，所述微控制单元通过线圈加热驱动器控制加热线圈工作。2.根据权利要求1所述的一种非气密封装激光器工作环境温度自动控制系统，其特征在于，所述微控制单元根据热敏电阻的电压计算得到激光器的工作温度。3.根据权利要求2所述的一种非气密封装激光器工作环境温度自动控制系统，其特征在于，所述微控制单元还包括设定激光器工作温度的第一阈值以及第二阈值，当检测到的当前激光器工作温度小于第一阈值时，则微处理单元启动线圈加热驱动器使加热线圈工作；当检测到的当前激光器工作温度大于或等于第二阈值，则微处理单元关断线圈加热驱动器。4.根据权利要求1所述的一种非气密封装激光器工作环境温度自动控...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺明寿，许远忠，张强，李惠敏，
申请(专利权)人：成都光创联科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51