第33卷第10期2014年10月

实验室研究与探索

ＲESEAＲCHANDEXPLOＲATIONINLABOＲATOＲY

Vol．33No．10Oct．2014

一种高精度半导体激光器恒温控制系统设计

李昌禄，尹昭杨，卢天宇，王闻笛

（天津大学电气电子实验中心，天津300072）

要：激光器的稳定性由于它的温度特性往往不能维持稳定，当温度迅速升高的情况下，二极管会产

生许多非理想效应，如其输出功率呈抛物线下降。本文提出了一种典型且具有高精度的恒温控制系统。摘

该系统通过热敏电阻收集温度信号，并依靠单片机搭建信号处理电路，使其对半导体制冷芯片LTC1923进行实时控制。最后，通过H桥电路驱动TEC实现其工作，从而调节激光二极管的温度。同时，为了能Fi与上位机连接，够进行远程控制激光器的工作温度，采用了单片机通过Wi-可以在上位机设定工作温度，实现了远程控制。最后能保证了激光器的工作温度的误差在±0．01℃以内。关键词：半导体激光器；LTC1923；远程控制中图分类号：TP274文献标志码：A

文章编号：1006－7167（2014）10－0076－06

AKindofHigh-precisionConstantTemperatureControlSystemof

SemiconductorLaserDesign

LIChang-lu，YINZhao-yang，LUTian-yu，WANGWen-di

（SchoolofElectronicInformationEngineering，TianjinUniversity，Tianjin30072，China）

Abstract：Thestabilityoflaserdiode（LD）isoftenlimitedduetoitstemperaturecharacteristics．Thedefectcanleadtoadecreaseofoutputpowerinaparabolicrateaswellasothersideeffectswhentemperaturerapidlygoesup．Toovercomethisdifficulty，thepaperpresentsatypicalconstanttemperaturecontrolsystemwithhigh-accuracy．Thissystemperformsefficientlyinconstanttemperaturecontrolling．Thetemperaturesignaliscollectedbythermistors．ThenthesignalprocessingcircuitcontrolsthesemiconductorcoolingchipLTC1923atrealtime．ThenaH-bridgeisusedtodrivetheTECsothattheLDworkingtemperaturecanbecontrolledaccurately．Atthesametime，forremotecontrolofthesystem，theMCUisconnectedtoPCbyWiFionwhichtheworkingtemperatureissetup．Themaximumdeviationofthetemperaturecontrolisonly±0．01℃．

Keywords：laserdiode；LTC1923；long-distancecontrol

0引言

随着半导体技术的发展，半导体激光器（LD）应用于测量、通信、环境监测以及激光武器等高新电子科技领域

［1］

nm/℃［4］。所以必须采用高精度的恒温控制系统，才

可使半导体激光器具有高稳定性，降低温度变化所引起的波长以及功率变化。本文用热敏电阻采集温度信号，结合单片机设计信号处理电路，控制半导体制冷芯Fi实现片（TEC）实现对LD的恒温控制，最后通过Wi-上位机远程精确控制LD温度。

。但是激光器的温度特性影响了它使用的稳

定性，温度的变化将引起所产生激光中心波长的漂移

［2-3］，以及电流驱动阈值的变化激光器的输出功率和斜率随温度上升分别呈抛物线和指数关系递减，同时特

征温度也减少，波长随温度的漂移系数为0．24

收稿日期：2013－12－19

作者简介：李昌禄（1975－），工程师，从事电子技术应男，天津人，mail：changlu@tju．edu．cn用研究工作。Tel．：13388093623；E-

1温度对激光器影响

（1）温度对输出光功率的影响。随着温度的上

升，结温会不断升高，热流通道上的温差与通道上耗散功率之比（即热阻）也随之增加，导致输出光功率增

2［4］

得出曲加。根据P=706．67－0．209T－0．03409T

线如图1所示。可见，激光器的输出功率随着温度升