[发明专利]一种基于半导体制冷片的激光器稳频装置

说明书

专利的交叉引用

本申请要求2016年11月02日提交的，申请号CN2016109446017的中国发明专利申请的优选权。

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感技术领域，特别涉及一种基于半导体制冷片的激光器稳频装置

背景技术

半导体激光器具体体积下、重量轻、输入电压小、寿命长、转换效率高、功耗低、结构简单、价格低廉、使用安全、易于调制等优点，在现代光纤通信系统中广泛应用。温度对半导体激光器的特性影响很大，为了使半导体激光器的激光波长和输出功率稳定，使用寿命延长，在现有的半导体激光器中均对温度进行了控制。由于LD有源材料的禁带宽度随温度升高变窄，是波长向长波长方向移动，移动量与器件的结构与有源去材料有关，约为0.2-0.3nm/℃，在电流恒定的情况下，温度没升高1℃6，激光波长将增加大约0.2-0.3nm。因此，在现有技术中，对激光器温度控制下适合的温度下，使温度起伏小于0.2℃，促使半导体激光器输出稳定的波长。

然而，现有的技术中均采用的是将温度控制系统嵌入到激光器内部，对激光器内部的负温度系数热敏电阻进行温度检测，并通过对激光器内部的半导体制冷片进行电流调节来控制温度。但是对于半导体激光器外置的光纤光栅收到环境温度的影响后任然存在对光源稳定性的影响。

因此，需要一种能够有效对半导体激光器外置光纤光栅进行温度控制，提高光源调制频率和精度的基于半导体制冷片的激光器稳频装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于半导体制冷片的激光器稳频装置，所述激光器稳频装置包括由上至下依次设置的基片、半导体制冷片、散热片和风扇，其中，所述基片上开有光纤光栅槽，用于容纳所述激光器腔外光纤光栅；所述光纤光栅槽两侧分别设置第一负温度系数热敏电阻和第二负温度系数热敏电阻；

所述激光器稳频装置还包括温度控制器，所述第一负温度系数热敏电阻、第二负温度系数热敏电阻以及所述半导体制冷片接入所述温度控制器。

优选地，所述温度控制器包括数据采集模块、控制模块以及外围接口，其中

所述数据采集模块，用于实时监测所述第一负温度系数热敏电阻和所述第二负温度系数热敏电阻的数据，并对监测到数据进行采集；

所述控制模块，用于计算采集到的所述数据，并输出计算结果对所述半导体制冷片驱动控制。

优选地，所述控制模块包括单片机和驱动电路，其中，

所述单片机对采集的数据计算，得到输出控制量；所述驱动电路根据所述输出控制量产生驱动电流，控制所述半导体制冷片的温度。

优选地，所述单片机通过PID控制算法计算，得到所述输出控制量。

优选地，所述第一负温度系数热敏电阻、第二负温度系数热敏电阻与运算放大器形成H桥差分放大电路。

优选地，设置于所述基片下侧的散热片呈垂直阵列，所述半导体制冷片设置于所述基片与所述散热片之间。

优选地，所述激光器稳频装置还包括上盖，所述上盖与所述基片之间通过合页连接。

优选地，所述外围接口包括电源接口、LCD液晶屏接口和薄膜按键接口。

本发明提供的一种基于半导体制冷片的激光器稳频装置，保证了激光器外置光纤光栅处于恒温的工作环境，并通过预置工作温度完成对光纤光栅中心波长的设定与选频，保证了激光器光路外置光纤光栅的稳定性，实现了对激光器外置光纤光栅的温度控制，提高了光源的调制频率和精度。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出了示出了本发明基于半导体制冷片的激光器稳频装置的结构图；

图2示出了本发明基于半导体制冷片的激光器稳频装置结构上盖展开图；

图3示出了本发明基于半导体制冷片的激光器稳频装置的温度控制器电路图；

图4示出了本发明基于半导体制冷片的激光器稳频装置温度响应时间的曲线示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。