半导体激光器的温度控制系统

ByGrith4

' T% D, R$ h: Z4 ~8 W; E+ j* q摘要:由于温度对半导体激光器 的性能有很大的影响. 介绍了一种基于AT89C51单片机的
& {* T3 t( @) ^' _半导体激光器温度控制系统.该系统由单片机进行程序化控制,由温度传感器AD590采集被控对
象的实时温度,对温度的控制精确度可达到0.01C.从而提高了半导体激光器的使用寿命和榆出
波长的单一性.

6 _$ [# t: n; r. k2 r关键词:单片机;半导体激光器; AD590;温度控制
! U7 N; T4 {7 I/ `" ~4 V& B
1  引言
随着半导体技术的不断发展,半导体激光器已
0 V: X6 f! G& _8 ~4 u2 M0 J- `经广泛应用于国防和国民经济的各个领域.寿命长，
5 L; G6 `! |; T. d6 \# m# O谱线宽度窄,频率稳定性好的半导体激光器应用尤
其广泛.温度对激光的品质有很大影响,在电流恒定
的情况下，温度每升高1C,激光波长将增加大约
0.1 nm6] ,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0.01C ,这样才能使激光器
; |! g' S& }7 s( s/ z输出稳定的波长.以Intel 公司的AT89C51单片机
为核心,设计了简单实用的温度控制系统该系统可
. |3 Z5 K3 }! ?; A3 v  i: d2 c
3 @& Y. \7 X: ]! p# a& T0 u以实现温度信号的采集、显示和控制,并可用软件实
现温度的闭环自动控制.实验表明该系统的控制精
度高稳定性好,是-一种可行的半导体激光器温度控
制方案[2.
5 P0 W7 b) G8 V1 g0 V2
2 y& w7 X# t( ~) f+ c) P; j系统的硬件设计
9 n0 H( u* a) @$ L& j0 M整个系统由温度检测模块、温度控制模块、恒流
源模块、显示模块,键盘输人模块5部分组成.在
: |' h' v- Q2 V) g% mPCB板上布局排列严格按照原理，并符合电磁兼容
0 p. m2 q3 l- r" h$ F的要求.硬件结构如图1所示. .
2.1温度检测模块
准确的检测被控对象的温度是实现高精确度温

度控制的前提,因此也是硬件设计的关键一步.
* q. S7 i4 G6 r; d/ H- D1 Z+ [AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端
' _& ^- R8 K5 F: A$ t感温电流源,AD590等效于一个高阻抗恒流源,工
作电压为+4V~ +30V,测温范围-55C ~ +155C,
对应于热力学温度T每变化1K,输出电流变.
化1μA.
) \) [# z8 G. y  y; Q当电阻R,和电位器R2的电阻之和为1k时,输
1 [# ]: d( r$ n1 o& ^出电压V随温度的变化为1mV/K.但由于AD590
的增益有偏差,电阻也有误差,因此应对电路进行调
整.调整的方法为:把AD590放于冰水混合物中,调
整电位器R,使Vo=273.2mV,这样调整可保证在
0C附近有较高精确度.因为半导体激光器通常在室
3 f: U: B3 V) Q# p5 f温条件~下使用,所以一般在室温下(25C)条件下调
整电位器,使Vo =273.2 +25 =298. 2 mV,这样可以
保证在25C附近有较高的精确度.AD590温度传感
器的封装形式，电路符号和基本应用电路分别如图
$ p4 {  l. ~% e" N5 _2所示.
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AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源