[发明专利]半导体激光温度控制系统、设备及方法

说明书

本发明提供了一种半导体激光温度控制系统、设备及方法，系统包括实时操作子系统、H桥驱动器、制冷片模块、半导体激光器、温度测量电路和温度采集电路；温度测量电路用于通过铂热电阻的电阻特性，确定铂热电阻的电阻值；根据确定工作环境温度；温度采集电路用于将工作环境温度传输至实时操作子系统；实时操作子系统，用于根据预设温度值，通过模糊PID控制进行加热或制冷到预设温度；H桥驱动器，用于控制制冷片模块进行制冷，或控制制冷片模块进行加热；本申请的技术方案能够有效地解决温度调节控温范围小，响应时间长等问题，提高了控制效率，也能够有效地提高采集温度的精度和稳定性可广泛应用于激光控制技术领域。

技术领域

本发明涉及激光控制技术领域，尤其是一种半导体激光温度控制系统、设备及方法。

背景技术

半导体激光器是一种使用半导体材料产生受激发射作用的器件，也称为激光二极管(Laser Diode，LD)，通过一定的激励方式，使得载流子处于不平衡状态，在半导体物质及能带间产生粒子反转，当反转的电子超过一定数量同时与空穴重合时，会产生受激发射作用，通过光学谐振腔辐射放大后输出激光，具有尺寸小、效率高、功耗低、可靠性好以及使用寿命长等优点，广泛用于国防军事及工业测试等各个领域，具有很好的应用前景。但是半导体激光器对外界温度的变化敏感，温度变化会影响激光器的阈值电流密度，其中，半导体激光器工作温度和注入的驱动电流会会对激光器的输出功率和波长等造成影响，从而影响器件的性能稳定。因此保证激光器处于稳定的工作状态需要对其温度进行精确稳定的控制。

现有技术针对二极管激光器温度控制的方案，均无法克服温度变化过程的滞后性，致使系统有较大的波动温度，对系统的稳定工作造成了影响；还存在着使用成本高、功率大、控制效率低等缺点，由于温度变化过程的滞后性致使系统温度波动较大，不利于半导体激光器工作的稳定性；此外，不能实时进行远程检测半导体激光器的工作温度状态和具有报警及系统响应措施的功能。

发明内容

有鉴于此，为至少部分解决上述技术问题之一，本发明实施例目的在于提供一种控温范围大、响应时间短的半导体激光温度控制系统及设备；同时本实施例还提供了应用于半导体激光温度控制系统的半导体激光温度控制方法。

第一方面，本申请的技术方案提供了一种半导体激光温度控制系统，包括实时操作子系统、H桥驱动器、制冷片模块、半导体激光器、温度测量电路和温度采集电路；

所述温度测量电路用于通过铂热电阻的电阻特性，确定所述铂热电阻的电阻值；根据所述电阻值确定半导体激光器的工作环境温度；所述温度采集电路用于将所述工作环境温度传输至所述实时操作子系统；所述实时操作子系统，用于获取预设温度值；根据预设温度值，通过模糊PID控制进行加热或制冷到预设温度；所述H桥驱动器，用于获取制冷指令控制所述制冷片模块进行制冷，或获取加热指令控制所述制冷片模块进行加热；所述制冷片模块用于对所述半导体激光器进行制冷或加热；所述半导体激光器用于发射激光。

在本申请方案的一种可行的实施例中，所述温度测量电路包括铂热电阻以及若干放大器；

所述铂热电阻，用于获取所述工作环境温度的模拟信号；所述放大器，用于将所述模拟信号进行放大，得到放大模拟信号。

在本申请方案的一种可行的实施例中，所述温度测量电路还包括模数转换电路；所述模数转换电路用于将所述放大模拟信号转换为数字信号。

在本申请方案的一种可行的实施例中，所述制冷片模块包括帕尔贴TEC制冷片、散热片、散热风扇以及电热丝辅助热源；所述帕尔贴TEC制冷片的冷端接触所述半导体激光器；所述电热丝辅助热源排布在所述散热片上，散热片的栅极与所述帕尔贴TEC制冷片连接，所述散热片的源极和漏极连接至所述散热风扇。