在實際的檢測過程中,保障半導(dǎo)體激光器輸出波長穩(wěn)定是至關(guān)重要的,而影響該結(jié)果的主要因素是半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流和其工作溫度。因此設(shè)計了一款恒流驅(qū)動模塊與溫度控制模塊相結(jié)合的高精度、小型化半導(dǎo)體激光器驅(qū)動控制系統(tǒng)。主要采用LJD-eWin5L單片機為主控芯片、以TCM-X107為溫控模塊實現(xiàn)蝶形激光底座的加熱或制冷驅(qū)動,該驅(qū)動根據(jù)設(shè)定溫度值與測得溫度值的比較來進行PID參數(shù)改進,根據(jù)測量溫度范圍對串聯(lián)電阻進行改進。結(jié)果顯示,在10℃～40℃范圍內(nèi)溫度控制誤差小于等于0.003℃;恒流驅(qū)動設(shè)計驅(qū)動電流在0～220 mA范圍內(nèi)誤差小于±0.003 mA;滿足系統(tǒng)對溫度穩(wěn)定性的要求以及恒流驅(qū)動的誤差精度,實現(xiàn)了對半導(dǎo)體激光器的高精度驅(qū)動控制。

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【部分圖文】：

圖1半導(dǎo)體激光器PN結(jié)結(jié)構(gòu)

半導(dǎo)體激光器的增益介質(zhì)為半導(dǎo)體材料,PN結(jié)是激光器的核心。如圖1所示,半導(dǎo)體激光器通過PN結(jié)的2個端面而形成了光學(xué)諧振腔,諧振是由有源層形成的光子通過不斷反射后產(chǎn)生的,最后可以產(chǎn)生激光輸出[7]。當半導(dǎo)體激光器輸入電流逐漸增加并達到激光器開啟電流時,激光器逐漸有激光輸出,并且光功....

圖2激光器P-I特性曲線

當半導(dǎo)體激光器輸入電流逐漸增加并達到激光器開啟電流時,激光器逐漸有激光輸出,并且光功率隨著輸出電流的增加而線性增加,如圖2所示。當溫度范圍變化很大時,激光器的輸出光功率將會較大偏移,因此激光器控制系統(tǒng)中必須包含溫度控制模塊和恒流驅(qū)動模塊[8]。半導(dǎo)體激光器驅(qū)動控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案....

圖3總體方案設(shè)計結(jié)構(gòu)

半導(dǎo)體激光器驅(qū)動控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案如圖3所示。溫度控制模塊,考慮到DFB蝶形激光器中內(nèi)嵌的溫度傳感器和TEC加熱制冷元件,溫度控制可以通過外加控制電壓與溫度傳感器相結(jié)合來實現(xiàn)。因此,需要一個PID溫控電路來實現(xiàn)溫度的動態(tài)穩(wěn)定,為了縮短研發(fā)時間,選擇了自帶PID的溫控模塊TCM-....

圖4溫控系統(tǒng)整體設(shè)計結(jié)構(gòu)

溫控系統(tǒng)主要由ARM9/wince觸摸屏系統(tǒng)板和TCM-X107溫控模塊、LM14S2激光蝶形底座的溫控驅(qū)動組成,單片機發(fā)出采集指令至TCM-X107數(shù)字溫控模塊,通過外接在LM14S2蝶形激光底座上的玻封10K熱敏電阻將溫度模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量返回并顯示,根據(jù)測得數(shù)據(jù)與設(shè)定溫度....

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