[实用新型]可调谐激光器温度控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光器控制装置，尤其涉及一种可调激光器温度控制装置。

背景技术

对于固定波长的激光器(LD)，为了保证激光器发射的光波长稳定，需要激光器管芯温度在工作过程中保持不变，所以很多激光器内部都集成了制冷器和温度传感器，采用外部TEC(热电致冷器)驱动器输出制冷器驱动电流，达到升温降温的目的。

随着光通信网络传输容量的发展，对波长数需求越来越多，可调谐LD的出现刚好满足了这一需求。可调谐LD从技术上主要分为：电流控制技术、温度控制技术和机械控制技术等类型。本实用新型主要是针对温度控制型DFB(分布反馈)激光器的控制。与固定波长LD相比，可调谐LD对于波长控制精度要求很高，波长误差必须小于0.02nm，因此对于可调谐LD的温度的控制精度要求提高。同时由于该可调谐LD是温度控制型的，因此在LD控制电路中需对可调谐LD的温度进行调节，温度的变化快慢直接影响着波长的调节速度。

发明内容

本实用新型的目的就在于针对可调谐LD的特点，提供一种可调激光器温度控制装置，即采用单片机、高精度数字电位器、PID电路和TEC驱动器来实现可调谐LD的温度调节和稳定；要求实现电路简洁，控制效果好，精确度高，响应快，应用方便，同时加入保护电路保证可调谐LD和TEC驱动器的安全。

本实用新型的技术方案是：

该可调谐LD的波长调节范围为1547.715-1550.517(共8个通道)，波长间隔为0.4nm(即信道间隔为50GHz)，允许的波长误差为+/-0.02nm(即锁定频率精度为+/-2.5GHz)。由于是温度控制型可调谐LD，因此对外界温度的变化比较敏感，但为了能很好地控制其波长的变化，所以必须对LD外部和内部的温度进行控制，使其温度保持恒定。同时由于调节激光器的波长需要改变激光器的温度，所以对于温度控制电路的响应速度要求高。采用软硬件结合的方法一方面保证了温度调节的方便可靠和快速响应，另一方面也保证了温度的稳定。

如图1，本实用新型包括单片机(1)、数字电位器R₁(2)、温控仪表放大器(3)、PID电路(4)、保护电路(5)、TEC驱动器(6)、致冷器(7)、可调谐LD(8)、热敏电阻R_th(9)、温度监控电路(10)；

可调谐LD(8)内部集成了热敏电阻R_th(9)和致冷器(7)；

单片机(1)、数字电位器R₁(2)、温控仪表放大器(3)、PID电路(4)、TEC驱动器(6)、致冷器(7)、可调谐LD(8)、热敏电阻R_th(9)、温控仪表放大器(3)依次连接，实现可调谐LD(8)的温度控制；

温控仪表放大器(3)和TEC驱动器(6)连接，使得仪表放大器(3)的参考电压和TEC驱动器(6)的负输入端电压相等。

热敏电阻R_th(9)、温度监控电路(10)、单片机(1)依次连接，温度监控电路(10)监控热敏电阻R_th(9)两端的电压，将电压值反馈给单片机(1)；

保护电路(5)分别与PID电路(4)、TEC驱动器(6)连接，实现对TEC驱动器(6)和可调谐LD(8)的保护。

工作流程：

通过单片机(1)调节数字电位器R₁(2)，数字电位器R₁(2)阻值变化传递到温控仪表放大器(3)，温控仪表放大器(3)将数字电位器R₁(2)和热敏电阻R_th(9)的电压差经过PID电路(4)和保护电路(5)传递给TEC驱动器(6)，TEC驱动器(6)变化导致致冷器(7)工作，从而使可调谐LD(8)温度发生变化，热敏电阻R_th(9)阻值发生改变，最终导致电路动态平衡。温度监控电路(10)监控热敏电阻R_th(9)两端的电压，将电压值反馈给单片机(1)。

工作原理：