二级恒温控制半导体激光器制造技术

本发明专利技术提供一种二级恒温控制半导体激光器，它包括半导体激光器、用于控制所述半导体激光器温度的一级恒温控制电路、恒温控制腔和二级恒温控制装置；所述恒温控制腔由保温腔体和设置在所述保温腔体腔口的导热块构成，所述二级恒温控制装置包括二级恒温控制电路、温度传感器TS和热电制冷片TEC；所述半导体激光器、所述一级恒温控制电路和所述温度传感器TS均设置在所述恒温控制腔内，所述热电制冷片TEC一侧设置在所述导热块外侧，所述二级恒温控制电路分别连接所述温度传感器TS和所述热电制冷片TEC。本发明专利技术具有体积小、功耗低、温度适用范围广、性能可靠、使用方便的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种恒温控制装置，具体的说，涉及了一种ニ级恒温控制半导体激光器。
技术介绍
半导体激光器具有単色性好、相干性好、方向性好、体积小、重量轻、转换效率高、耗电量小等特点，在国防、通信、エ业等领域得到了越来越多的应用。可调谐半导体激光器因其波长可调谐的特点而得到了广泛的应用，但是，该激光器对工作条件的要求非常苛刻，温度的变化会影响其发射波长、输出功率等參数，从而对测试结果产生严重影响。( I)温度对波长的影响。半导体激光器在工作电流恒定的情况下，温度每升高IV，激光波长将增加0. ro. 3nm。在气体探测领域，每种气体分子有固有的吸收光谱，只有半导体激光器的波长准确地调谐在被测气体的吸收峰吋，光通过气体才会产生吸收，通过分析光强信息，才能够探测气体的浓度，波长稍微偏移就会严重影响测量的结果，所以必须稳定激光器的输出波长； (2)温度对输出功率、寿命的影响。温度升高会造成激光器阈值电流増大，从而使输出功率下降，減少使用寿命。由此可见，对半导体激光器的温度进行控制是很有必要的，基于此，一般的激光器内部都集成了热敏电阻和热电制冷器。而目前对半导体激光器的温度控制大都采用ー级温控，即利用专用的温度控制芯片，对激光器内部集成的热电制冷器进行加热或制冷来控制激光器的温度。这种控制方式，在激光器工作环境温度范围较宽的情况下，控制的效果很不理想。而另ー种控制方式是采用市面上销售的激光二极管温度控制器进行控制，这种方式虽然效果较好，但是体积大、价格昂贵，性价比较低。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求ー种理想的技术解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种体积小、功耗低、温度适用范围广、性能可靠、使用方便的ニ级恒温控制半导体激光器。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是一种ニ级恒温控制半导体激光 器，它包括半导体激光器、用于控制所述半导体激光器温度的ー级恒温控制电路、恒温控制腔和ニ级恒温控制装置；所述恒温控制腔由保温腔体和设置在所述保温腔体腔ロ的导热块构成，所述ニ级恒温控制装置包括ニ级恒温控制电路、温度传感器TS和热电制冷片TEC ;所述半导体激光器、所述ー级恒温控制电路和所述温度传感器TS均设置在所述恒温控制腔内，所述热电制冷片TEC —侧设置在所述导热块外侧，所述ニ级恒温控制电路电连接所述温度传感器TS以便采集所述恒温控制腔内的环境温度，所述ニ级恒温控制电路连接所述热电制冷片TEC以便根据采集的环境温度控制所述热电制冷片TEC的一侧进行加热或制冷。基于上述，它还包括散热块，所述散热块设置在所述热电制冷片TEC另ー侧。基于上述，所述ー级恒温控制电路包括微处理器模块Ul、DA转换模块U2、运算放大器A、温度控制芯片U3、第一 H桥电路以及分别集成在所述半导体激光器内部的热敏电阻RT和热电制冷器CL ;所述微处理器模块Ul连接所述DA转换模块U2的输入端，所述DA转换模块U2的输出端连接所述运算放大器A的反相输入端，所述热敏电阻RT的一端连接所述运算放大器A的同相输入端，所述热敏电阻RT的另一端接地，所述运算放大器A的输出端接所述温度控制芯片U3，所述温度控制芯片U3通过所述H桥电路连接所述热电制冷器CL以便控制所述热电制冷器CL的一侧进行加热或制冷。基于上述，所述温度控制芯片U3是型号为LTC1923的温度控制芯片。基于上述，所述ニ级恒温控制电路包括微处理器単元U4、第二 H桥电路和H桥驱动电路，所述微处理器单元U4连接所述温度传感器TS，所述微处理器单元U4通过所述H桥驱 动电路连接所述第二 H桥电路，所述热电制冷片TEC跨接在所述第二 H桥电路的两个接入端之间，所述热电制冷片TEC的正接入端连接所述第二H桥电路的第一接入端，所述热电制冷片TEC的负接入端连接所述第二 H桥电路的第二接入端。基于上述，所述热电制冷片TEC的正接入端和所述第二 H桥电路的第一接入端之间以及所述热电制冷片TEC的负接入端和所述第二H桥电路的第二接入端之间均连接有LC滤波电路，所述LC滤波电路由ー个电感和ー个电容组成。基于上述，所述H桥电路包括两个P型MOS管和两个N型MOS管；所述第一 P型MOS管的栅极作为所述H桥电路的第一使能端，所述第一 P型MOS管的漏极接电源，所述第一 P型MOS管的源极接所述第一 N型MOS管的漏扱，所述第一 N型MOS管的源极接地，所述第一 N型MOS管的栅极作为所述H桥电路的第二使能端；所述第二 P型MOS管的栅极作为所述H桥电路的第三使能端，所述第二 P型MOS管的漏极接电源，所述第二 P型MOS管的源极接所述第二 N型MOS管的漏扱，所述第二 N型MOS管的源极接地，所述第二 N型MOS管的栅极作为所述H桥电路的第四使能端；所述第一 P型MOS管的源极作为所述H桥电路的第一接入端，所述第二 P型MOS管的源极作为所述H桥电路的第二接入端。基于上述，所述H桥驱动电路包括四路驱动电路，其中，所述第一驱动电路包括三极管Q5、电阻Rl和电阻R2，所述三极管Q5的基极经所述电阻Rl连接到所述微处理器单元U4的第一控制端，所述三极管Q5的集电极经所述电阻R2连接到电源，所述三极管Q5的发射极接地，所述三极管Q5的集电极和所述电阻R2的公共接点连接所述第二 H桥电路的第一使能端； 所述第二驱动电路包括三极管Q6、三极管Q7、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述三极管Q6的基极经所述电阻R3连接到所述微处理器单元U4的第一控制端，所述三极管Q6的集电极经所述电阻R4连接到电源，所述三极管Q6的发射极接地，所述三极管Q6的集电极和所述电阻R4的公共接点经所述电阻R5连接所述三极管Q7的基极，所述三极管Q7的发射极接电源，所述三极管Q7的集电极经所述电阻R6接地，所述三极管Q7的集电极和所述电阻R6的公共接点连接所述第二 H桥电路的第二使能端； 所述第三驱动电路包括三极管Q8、电阻R7和电阻R8，所述三极管Q8的基极经所述电阻R7连接到所述微处理器单元U4的第二控制端，所述三极管Q8的集电极经所述电阻R8连接到电源，所述三极管Q8的发射极接地，所述三极管Q8的集电极和所述电阻R8的公共接点连接所述第二 H桥电路的第三使能端； 所述第四驱动电路包括三极管Q9、三极管QlO、电阻R9、电阻RlO、电阻Rl I和电阻Rl2，所述三极管Q9的基极经所述电阻R9连接到所述微处理器单元U4的第二控制端，所述三极管Q9的集电极经所述电阻RlO连接到电源，所述三极管Q9的发射极接地，所述三极管Q9的集电极和所述电阻RlO的公共接点经所述电阻Rll连接所述三极管QlO的基极，所述三极管QlO的发射极接电源，所述三极管QlO的集电极经所述电阻R12接地，所述三极管QlO的集电极和所述电阻R12的公共接点连接所述第二 H桥电路的第四使能端。本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，本专利技术在一级恒温控制的基础上，采用简单的ニ级恒温控制对半导体激光器进行恒温控制，很好地稳定了半导体激光器的温度，提高了半导体激光器的工作环境适应能力，并尽可能地减小了保温腔体的体积，降低了功耗。附图说明 图I是本专利技术的结构示意图。图2是ー级恒温控制电路的电路原理图。图3是ニ级恒温控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二级恒温控制半导体激光器，包括半导体激光器和用于控制所述半导体激光器温度的一级恒温控制电路，其特征在于：它还包括恒温控制腔和二级恒温控制装置；所述恒温控制腔由保温腔体和设置在所述保温腔体腔口的导热块构成，所述二级恒温控制装置包括二级恒温控制电路、温度传感器TS和热电制冷片TEC；所述半导体激光器、所述一级恒温控制电路和所述温度传感器TS均设置在所述恒温控制腔内，所述热电制冷片TEC一侧设置在所述导热块外侧，所述二级恒温控制电路电连接所述温度传感器TS以便采集所述恒温控制腔内的环境温度，所述二级恒温控制电路连接所述热电制冷片TEC以便根据采集的环境温度控制所述热电制冷片TEC的一侧进行加热或制冷。

【技术特征摘要】
1.一种ニ级恒温控制半导体激光器，包括半导体激光器和用于控制所述半导体激光器温度的ー级恒温控制电路，其特征在于它还包括恒温控制腔和ニ级恒温控制装置；所述恒温控制腔由保温腔体和设置在所述保温腔体腔ロ的导热块构成，所述ニ级恒温控制装置包括ニ级恒温控制电路、温度传感器TS和热电制冷片TEC ;所述半导体激光器、所述ー级恒温控制电路和所述温度传感器TS均设置在所述恒温控制腔内，所述热电制冷片TEC —侧设置在所述导热块外侧，所述ニ级恒温控制电路电连接所述温度传感器TS以便采集所述恒温控制腔内的环境温度，所述ニ级恒温控制电路连接所述热电制冷片TEC以便根据采集的环境温度控制所述热电制冷片TEC的一侧进行加热或制冷。2.根据权利要求I所述的ニ级恒温控制半导体激光器，其特征在于它还包括散热块，所述散热块设置在所述热电制冷片TEC另ー侧。3.根据权利要求I或2所述的ニ级恒温控制半导体激光器，其特征在于所述ー级恒温控制电路包括微处理器模块Ul、DA转换模块U2、运算放大器A、温度控制芯片U3、第一 H桥电路以及分别集成在所述半导体激光器内部的热敏电阻RT和热电制冷器CL ;所述微处理器模块Ul连接所述DA转换模块U2的输入端，所述DA转换模块U2的输出端连接所述运算放大器A的反相输入端，所述热敏电阻RT的一端连接所述运算放大器A的同相输入端，所述热敏电阻RT的另一端接地，所述运算放大器A的输出端接所述温度控制芯片U3，所述温度控制芯片U3通过所述H桥电路连接所述热电制冷器CL以便控制所述热电制冷器CL的一侧进行加热或制冷。4.根据权利要求3所述的ニ级恒温控制半导体激光器，其特征在于所述温度控制芯片U3是型号为LTC1923的温度控制芯片。5.根据权利要求I所述的ニ级恒温控制半导体激光器，其特征在于所述ニ级恒温控制电路包括微处理器単元U4、第二 H桥电路和H桥驱动电路，所述微处理器单元U4连接所述温度传感器TS，所述微处理器单元U4通过所述H桥驱动电路连接所述第二 H桥电路，所述热电制冷片TEC跨接在所述第二 H桥电路的两个接入端之间，所述热电制冷片TEC的正接入端连接所述第二 H桥电路的第一接入端，所述热电制冷片TEC的负接入端连接所述第ニ H桥电路的第二接入端。6.根据权利要求5所述的ニ级恒温控制半导体激光器，其特征在于所述热电制冷片TEC的正接入端和所述第二 H桥电路的第一接入端之间以及所述热电制冷片TEC的负接入端和所述第二 H桥电路的第二接入端之间均连接有LC滤波电路，所述LC滤波电路由ー个电感和ー个电容组成。7.根据权利要求3或5所述的ニ级恒温控制半导体激光器，其特征在于所述H桥电路包括两个P型MOS管和两个N型MOS...

【专利技术属性】
技术研发人员：王书潜，陈海永，郭东歌，贾林涛，杨清永，
申请(专利权)人：河南汉威电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：