[实用新型]二级恒温控制半导体激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种恒温控制装置，具体的说，涉及了一种二级恒温控制半导体激光器。

背景技术

半导体激光器具有单色性好、相干性好、方向性好、体积小、重量轻、转换效率高、耗电量小等特点，在国防、通信、工业等领域得到了越来越多的应用。可调谐半导体激光器因其波长可调谐的特点而得到了广泛的应用，但是，该激光器对工作条件的要求非常苛刻，温度的变化会影响其发射波长、输出功率等参数，从而对测试结果产生严重影响。

（1）温度对波长的影响。半导体激光器在工作电流恒定的情况下，温度每升高1℃，激光波长将增加0.1~0.3nm。在气体探测领域，每种气体分子有固有的吸收光谱，只有半导体激光器的波长准确地调谐在被测气体的吸收峰时，光通过气体才会产生吸收，通过分析光强信息，才能够探测气体的浓度，波长稍微偏移就会严重影响测量的结果，所以必须稳定激光器的输出波长；

（2）温度对输出功率、寿命的影响。温度升高会造成激光器阈值电流增大，从而使输出功率下降，减少使用寿命。

由此可见，对半导体激光器的温度进行控制是很有必要的，基于此，一般的激光器内部都集成了热敏电阻和热电制冷器。而目前对半导体激光器的温度控制大都采用一级温控，即利用专用的温度控制芯片，对激光器内部集成的热电制冷器进行加热或制冷来控制激光器的温度。这种控制方式，在激光器工作环境温度范围较宽的情况下，控制的效果很不理想。而另一种控制方式是采用市面上销售的激光二极管温度控制器进行控制，这种方式虽然效果较好，但是体积大、价格昂贵，性价比较低。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种体积小、功耗低、温度适用范围广、性能可靠、使用方便的二级恒温控制半导体激光器。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种二级恒温控制半导体激光器，它包括半导体激光器、用于控制所述半导体激光器温度的一级恒温控制电路、恒温控制腔和二级恒温控制装置；所述恒温控制腔由保温腔体和设置在所述保温腔体腔口的导热块构成，所述二级恒温控制装置包括二级恒温控制电路、温度传感器TS和热电制冷片TEC；所述半导体激光器、所述一级恒温控制电路和所述温度传感器TS均设置在所述恒温控制腔内，所述热电制冷片TEC一侧设置在所述导热块外侧，所述二级恒温控制电路电连接所述温度传感器TS以便采集所述恒温控制腔内的环境温度，所述二级恒温控制电路连接所述热电制冷片TEC以便根据采集的环境温度控制所述热电制冷片TEC的一侧进行加热或制冷。

基于上述，它还包括散热块，所述散热块设置在所述热电制冷片TEC另一侧。

基于上述，所述一级恒温控制电路包括微处理器模块U1、DA转换模块U2、运算放大器A、温度控制芯片U3、第一H桥电路以及分别集成在所述半导体激光器内部的热敏电阻RT和热电制冷器CL；所述微处理器模块U1连接所述DA转换模块U2的输入端，所述DA转换模块U2的输出端连接所述运算放大器A的反相输入端，所述热敏电阻RT的一端连接所述运算放大器A的同相输入端，所述热敏电阻RT的另一端接地，所述运算放大器A的输出端接所述温度控制芯片U3，所述温度控制芯片U3通过所述H桥电路连接所述热电制冷器CL以便控制所述热电制冷器CL的一侧进行加热或制冷。

基于上述，所述温度控制芯片U3是型号为LTC1923的温度控制芯片。

基于上述，所述二级恒温控制电路包括微处理器单元U4、第二H桥电路和H桥驱动电路，所述微处理器单元U4连接所述温度传感器TS，所述微处理器单元U4通过所述H桥驱动电路连接所述第二H桥电路，所述热电制冷片TEC跨接在所述第二H桥电路的两个接入端之间，所述热电制冷片TEC的正接入端连接所述第二H桥电路的第一接入端，所述热电制冷片TEC的负接入端连接所述第二H桥电路的第二接入端。

基于上述，所述热电制冷片TEC的正接入端和所述第二H桥电路的第一接入端之间以及所述热电制冷片TEC的负接入端和所述第二H桥电路的第二接入端之间均连接有LC滤波电路，所述LC滤波电路由一个电感和一个电容组成。