[发明专利]半导体激光器及其温度控制方法

说明书

本申请公开了一种半导体激光器及其温度控制方法，先采集半导体激光器外部环境的温度和湿度或容置腔体内的温度和湿度，然后根据采集到的温度和湿度来确定一个可防止水汽凝结现象的工作壳温，进而根据该确定的工作壳温调整控温点，并根据输入电流与工作壳温和激光器输出光功率的函数关系，在保证激光器输出光功率大致稳定的前提下，计算出当前工作壳温对应的输入电流，进行调整。该温度控制方法通过监控环境/腔体内温湿度的变化，实时调节激光器的工作壳温及供电电流，防止水汽凝结的同时又保证了稳定的输出光功率。

技术领域

本申请涉及半导体激光器，尤其是涉及半导体激光器中温度控制方法。

背景技术

激光光源具有亮度高、色域广、可靠性好、节能环保等优点，在各类投影装置中得到越来越广泛的应用。激光光源普遍使用的半导体激光器，其电光转化效率以及可靠性与激光器的工作壳温息息相关。例如一种红色激光二极管壳温25℃时，3A输入电流，激光器能输出2.5W红光；35℃壳温时，同样输出2.5W红光，输入电流需要达到3.75A，即输入功率至少需要增加25％。因此对于此类半导体激光器，为了获得较好的电光效率及稳定的光功率输出，目前通常的做法是利用冷却机构(TEC)控制激光器的工作壳温，应用恒流源给激光器供恒定电路，从而获得稳定的输出光功率。

这种控制方式的逻辑简单，激光器的工作壳温恒定，寿命长。但是存在以下问题难以解决：一是激光器的工作壳温比环境温度低，环境湿度较大时，空气中的水汽会在TEC冷端等温度低于环境温度的表面凝结，有可能导致出光功率下降、短路、光学件受损等产品失效，严重影响投影装置的可靠性；二是随着环境温度的升高，TEC的冷热端温差增大，TEC的制冷效率COP快速下降，导致投影装置的效率下降。

发明内容

本申请提供一种半导体激光器及其温度控制方法。

本申请提供的温度控制方法，所述半导体激光器具有容置腔体，所述容置腔体内装有激光器和用于对激光器进行冷却的冷却机构；

所述温度控制方法包括第一温度控制模式，所述第一温度控制模式包括步骤：

外部数据采集：采集半导体激光器外部环境的温度和湿度；

计算露点温度：根据采集的温度和湿度计算出环境露点温度；

温度设置：根据环境露点温度确定激光器的工作壳温，所述工作壳温高于或等于环境露点温度；并将冷却机构的控温点设置为与工作壳温相等；

确定输入电流：根据输入电流与工作壳温和激光器输出光功率的函数关系，保证激光器输出光功率大致稳定，计算出当前工作壳温对应的输入电流；

调整输入电流：按照计算出的输入电流值向激光器输入对应的电流。

作为所述温度控制方法的进一步改进，在温度设置步骤中，将冷却机构的控温点与本步骤确定的工作壳温进行比较，如控温点＝工作壳温，则进入下一步骤；如控温点≠工作壳温，则将控温点的值设置为工作壳温的值，并进入下一步骤。

作为所述温度控制方法的进一步改进，在调整输入电流步骤完成后，间隔设定时间，重返外部数据采集步骤。

作为所述温度控制方法的进一步改进，所述温度控制方法还包括第二温度控制模式，所述第一温度控制模式和第二温度控制模式之间可进行选择切换；所述第二温度控制模式包括步骤：

腔体内温度采集：采集容置腔体内位于激光器周围的空间的温度；

温度设置：根据采集的腔体内温度确定激光器的工作壳温，所述工作壳温等于或高于所述腔体内温度，并将冷却机构控温点设置为等于所述腔体内温度；

确定输入电流：根据输入电流与工作壳温和激光器输出光功率的函数关系，保证激光器输出光功率大致稳定，计算出当前工作壳温对应的输入电流；