相對于外腔半導體激光器,分布式反饋（Distributed Feedback Laser,DFB）激光器的溫調(diào)率較高,為實現(xiàn)飽和吸收穩(wěn)頻,需要對激光器溫度進行精密控制。分析了飽和吸收穩(wěn)頻系統(tǒng)的控溫需求,基于MAX1978芯片設計了精密溫控系統(tǒng);利用恒流源對測溫電橋電路進行了線性優(yōu)化,利用遺傳算法對模擬PID電路參數(shù)進行快速整定,系統(tǒng)最終實現(xiàn)0.2mK的控溫穩(wěn)定度,比同類設計的穩(wěn)定度高1～2個數(shù)量級,解決了飽和吸收譜線明顯晃動的問題,具有廣闊的應用前景。 

【文章來源】：半導體光電. 2020,41(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

飽和吸收譜

溫控系統(tǒng)原理框圖如圖2所示，實驗選用的激光器內(nèi)部封裝了熱敏電阻和半導體制冷器（Thermo Electric Cooler,TEC），其中，熱敏電阻作為測溫元件，TEC作為溫度補償元件。熱敏電阻實時檢測當前溫度，并與目標溫度比較，將得到的溫差信號作為誤差信號輸入PID補償電路；PID補償電路輸出控制信號調(diào)整PWM控制器，驅(qū)動TEC實現(xiàn)加熱或制冷，反饋調(diào)整當前溫度并最終實現(xiàn)溫度穩(wěn)定。常見的基于TEC控溫的實現(xiàn)方式有兩種，一種是采用分立元件實現(xiàn)，另一種是采用專用的集成芯片實現(xiàn)。前者較為繁瑣，調(diào)試困難；后者操作簡單，集成度高，性能更穩(wěn)定，因此本文選用專用的TEC控溫芯片。常見的TEC控溫芯片[7]如表1所示。

綜合上述芯片特點，MAX1978芯片高度定制，可提供最高為±3V的TEC雙向電壓來實現(xiàn)TEC的制冷或加熱，其需要外接的電路少、簡單實用、控溫精度高、效率高[8]，因此本文選用MAX1978芯片來設計精密控溫系統(tǒng)。電路框圖如圖3所示，TEC的兩端分別接在OS1和OS2引腳處；熱敏電阻Rt一端接FB-引腳，另一端接地。溫度變化時測溫電橋失衡，電橋兩臂的壓差信號經(jīng)差分放大50倍后輸入PID補償電路；PID補償電路輸出的控制信號通過CTLI引腳進入PWM控制器，進而調(diào)整流入TEC電流的大小和方向，最終實現(xiàn)溫度校正。測溫電路和PID補償網(wǎng)絡是本系統(tǒng)的設計重點，后文將進行詳細介紹。2 基于線性化電橋的測溫電路


本文編號：3571919