带有TEC温控的连续和脉冲型半导体激光电源的研制.pdfVIP

2009年第9期 中国高新技术企业 NO.9.2009 （总第120期） Chinese hi- tech enterprises （CumulativetyNO.120） 带有TEC 温控的连续和脉冲型半导体激光电源的研制 文 倩，陈 坚，宫晓雪，李晓军 （武汉大学电子信息学院，湖北武汉430072） 摘要：文章介绍了一种新型的半导体激光电源，该装置为激光器提供了2V/3A 的恒流输出，带有半导体制冷器 （TEC），并利用MAX1968 对TEC 进行驱动，通过TEC 对激光器进行温度实时监测与控制，以稳定激光器输出的功率 与波长；同时，该电源还可以通过TTL 电平产生脉冲电压输出，对激光器发射的激光进行调制。 关键词：半导体激光电源；MAX1968 ；TEC ；TTL ；温度控制 中图分类号：TN789 文献标识码：A 文章编号：1009-2374 （2009）09-0021-02 一、半导体激光电源的发展及技术要求 3A，输送给激光器。 在TTL 电平控制部分中，主要是通过TTL 电平控制恒流 目前，半导体激光器在通信技术、生物医学工程、军工技 电路中输出MOS 管的导通与关闭以达到调制激光的功能。 术等领域的应用越来越广泛。因此半导体激光电源的可靠 在TEC 温度监测与控制部分中，激光器表面的温度信号 性、稳定性也就显得格外重要。由于激光器的发射谱线、倍频 首先通过一个温度- 电压传感器转变为可采集的标准电压 晶体的相位匹配等对温度十分敏感，因此温度的变化严重影 信号，并传送给比例电路。电压信号通过比例电路的放大与 响着整个器件的性能，因此，温度控制电路对整个激光器件 滤波后，传送给TEC 驱动电路和比较电路。TEC 的驱动电路 的品质是非常关键的。小功率的激光器可以采用简单的被动 将接收到的信号与基准值相比较，以驱动TEC 不工作、制热 散热；高功率的激光器一般需要水冷，通过调节循环管道内水 或者制冷。比较电路将接收来的信号与基准值进行比较与分 流量来达到控温的目的，这种方法精度不高，而且受到应用环 析，当温度超过预设的温度上下限值时，发送出一个警报信号 境的限制，使激光器的应用范围变窄。若要激光器的控温具 迫使整个电源停止工作。 有高稳定度，则需要用半导体制冷器（Thermal Electronic Cool- er，TEC）作为温控系统的控温执行器件，通过调节流经TEC 三、半导体激光电源的硬件连接 的电流方向和大小，可以实现制冷或者加热，实现较高的控温 硬件连接主要分为两个部分，第一部分是半导体激光器 效率，同时达到理想的控温精度。 部分，为激光器提供稳定的输出，同时利用TTL 信号和警报 二、半导体激光电源的系统设计 信号控制电源的工作状态；第二部分是TEC 驱动及警报信号 产生电路，通过MAX1968 控制TEC 制冷或制热。 如图1 的系统框图，整个系统分为三个部分，分别为激光