【技术实现步骤摘要】
一种基于TEC和加热元件的激光器无磁温控系统及温控方法
[0001]本专利技术属于激光器温控
,特别涉及一种基于TEC和加热元件的激光器无磁温控系统及温控方法。
技术介绍
[0002]激光器作为原子磁力仪、原子陀螺等量子仪表的核心器件之一,它的出光频率与激光器管芯的温度直接相关。目前激光器温度稳定方式主要有两种,第一种是使用TEC进行温度闭环,该方法进行温控灵敏度较高且既可制冷又可加热,但该方法会产生较大的TEC电流,较大的电流会产生磁场进而造成磁干扰,影响仪表的测量精度。第二,使用高频加热丝加热激光器管壳,通过改变高频加热信号幅度来改变加热功率,此方法使用的高频加热信号和对称结构能够有效将加热磁场降低到0.1nT以下,但这种方法不能制冷,并且加热丝进行温控的响应速度较慢,激光器管芯温控精度较差。因此,目前迫切需要一种无磁干扰的激光器管芯温控系统及温控方法,且温控精度高,响应速度快。
技术实现思路
[0003]为了克服现有技术中的不足,本专利技术人进行了锐意研究,提供了一种基于TEC和加热元件的激光器无磁温控系统及温控方法,克服至少一个以下技术问题:
[0004](i)克服现有使用TEC进行激光器温控的系统加热电流大,产生较大的剩磁干扰的问题;
[0005](ii)克服使用高频加热丝加热激光器管壳不能制冷,并且加热丝进行温控的响应速度较慢、激光器管芯温控精度较差的问题。
[0006]本专利技术提供的技术方案如下:
[0007]第一方面,一种基于TEC和加热元件的激 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于TEC和加热元件的激光器无磁温控系统,其特征在于,所述激光器的封装外壳内封装有激光器管芯(3)和半导体制冷片(1),半导体制冷片(1)对激光器管芯(3)加热或制冷以调控激光器管芯(3)温度;无磁加热元件(5)置于激光器电路板(4)上对激光器管芯(3)加热;所述温控系统包括:TEC温度控制模块,通过调节半导体制冷片(1)的驱动电压对激光器管芯(3)加热或制冷,将激光器管芯(3)当前温度对应的电压与目标温度对应的电压的差值控制至零,使激光器管芯(3)的温度稳定在目标值;加热元件温度控制模块,用于调节无磁加热元件(5)对激光器管芯(3)的加热功率以将半导体制冷片(1)的驱动电压降低到零,使得半导体制冷片的驱动电流降低到零。2.根据权利要求1所述的基于TEC和加热元件的激光器无磁温控系统,其特征在于,所述TEC温度控制模块包括温度采集电路,用于检测激光器内置温度检测电阻(2)的电压,低通滤波后转换为数字信号,获得激光器管芯当前温度对应的电压。3.根据权利要求1所述的基于TEC和加热元件的激光器无磁温控系统,其特征在于,所述TEC温度控制模块包括减法器,用于对激光器管芯(3)当前温度对应的电压与目标温度对应的电压作差,获得当前温度对应的电压与目标温度对应的电压的差值。4.根据权利要求1所述的基于TEC和加热元件的激光器无磁温控系统,其特征在于,所述TEC温度控制模块包括TEC控制电路PID1,用于以激光器管芯(3)当前温度对应电压与目标温度对应电压的差值作为误差输入,通过控制输出值将输入误差调整至零。5.根据权利要求1所述的基于TEC和加热元件的激光器无磁温控系统,其特征在于,所述TEC温度控制模块包括第一D/A转换电路和H桥电路,所述第一D/A转换电路将修正后的TEC控制电路PID1的输出值转换为模拟电压信号,以模拟电压信号作为半导体制冷片(1)的控制电压输入H桥电路;其中,修正后的TEC控制电路PID1的输出值=TEC控制电路PID1的输出值+电压值N,电压值N为H桥电路的控制电压,在H桥电路的控制电压为N时半导体制冷片处于既不加热也不制冷状态;所述H桥电路根据输入的控制电压大小改变其输出端电压方向和大小,控制半导体制冷片加热/制冷状态转换和功率调整。6.根据权利要求1所述的基于TEC和加热元件的激光器无磁温控系统,其特征在于,所述加热元件温度控制模块包括加热元件控制电路PID2,其以TEC控制电路的输出作为误差输入,通过调节输出将误差输入调至零,使半导体制冷片稳定在既不加热也不制冷状态下。7.根据权利要求1所述的基于TEC和加热元件的激光器无磁温控系统,其特征在于,所述加热元件温度控制模块包括DDS信号产生电路,用于输出10k~10MHz的数字高频正弦信号。8.根据权利要求1所述的基于TEC和加热元件的激光器无磁温控系统,其特征在于,所述加热元件...
【专利技术属性】
技术研发人员:王学锋,邓意成,和焕雪,刘院省,李建军,李明阳,卢向东,赵琳琳,徐强锋,
申请(专利权)人:北京航天控制仪器研究所,
类型:发明
国别省市:
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