采用TPS63000的EML激光器温度控制电路的设计与应用

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大功率半导体激光器光纤耦合模块温度控制技术

大功率半导体激光器光纤耦合模块温度控制技术发布时间：2022-08-29T02:40:25.952Z 来源：科学与技术》2022年第4月第8期作者：王宽[导读] 近年来我国科技水平、经济水平、文化水平等不断提升，进而我国医疗行业、航天事业等发展均较为迅速王宽天津市河西区中国电子科技集团公司第四十六研究所 300220摘要：近年来我国科技水平、经济水平、文化水平等不断提升，进而我国医疗行业、航天事业等发展均较为迅速，半导体激光器为新型能源，不仅可用于医疗行业、航天事业中，同时还可用于军事行业、美容行业、材料处理等各行业中，高效促进各行各业的有效发展，但在此过程中温度差异对半导体激光器的使用产生较大影响，对此需及时研制出相关温度控制技术，尽可能减少温度对其不利影响。

关键词：大功率；半导体；激光器；光纤耦合模块；温度；采集电路；制冷器；转换模块通过相关研究发现，温度较大差异不仅对半导体激光器输出波长产生较大影响，同时对其使用寿命也产生重要影响。

而半导体激光器的使用途径均较为重要，对此半导体激光器温控系统的合理设定至关重要。

而在进行具体温度控制技术设计过程中，相关人员还需根据温控系统的原理、结构等进行全方面考量，进而促使温控系统设计全面性与合理性。

一、大功率半导体激光器温控系统的基本原理与结构大功率半导体激光器温控系统的基本原理主要为通过促使半导体制冷器直接性接触半导体激光器光纤耦合模块并在半导体激光器光纤耦合模块内壁放置相应温度传感器PT100，进而促使半导体激光器光纤耦合模块内具体温度变化可及时被温度传感器PT100实时监测，受光纤耦合模块温度变化影响温度传感器PT100所展现表示温度的电压信号可通过差分放大器释放出相应差分电压信号，其经过相应处理再经过TEC驱动模块进行进一步信号传递。

半导体制冷器制冷或加热主要是依据电流具体流动方向进行相应转化，通过及时对电流方向的有效改变可促使半导体激光器光纤耦合模块温度始终不断接近或达到预设温度，进而可促使温度控制效果不断提升。

EML激光器温控电路设计

EML激光器温控电路设计激光器温控电路是为了控制激光器的工作温度而设计的电路。

激光器的工作温度对其性能和寿命有着重要影响，因此需要一个稳定且可靠的温控电路来控制激光器的温度在一定范围内。

激光器温控电路设计需要考虑以下几个方面：温度传感器、PID控制算法、温度控制电路和保护电路。

首先，温度传感器是测量激光器温度的关键组件。

常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻和红外线温度传感器等。

在选择温度传感器时，需要考虑其精度、响应时间和稳定性等因素。

其次，PID控制算法是常用的控制激光器温度的方法。

PID控制算法通过比较实际温度与设定温度的差异，并根据差异来调整激光器的冷却系统。

PID控制算法中的比例、积分和微分参数需要经过实验调整，以获得最佳的控制效果。

温度控制电路是控制激光器温度的关键组成部分。

它包括温度传感器的接口电路、PID控制算法的实现电路以及激光器冷却系统的驱动电路等。

在设计温度控制电路时，需要考虑输入输出电压范围、功率需求以及电路的稳定性和抗干扰能力。

最后，保护电路是为了保护激光器免受过电压、过电流和过温等异常情况的影响。

保护电路通常包括过电压保护、过电流保护和过温保护等功能。

过电压保护电路可以通过使用稳压二极管等来限制输入电压的幅值；过电流保护电路可以通过使用电流保险丝或过流保护开关等来限制电流的大小；过温保护电路可以通过使用温度保险丝或温度传感器等来限制温度的上限。

总之，激光器温控电路设计需要综合考虑温度传感器、PID控制算法、温度控制电路和保护电路等多个因素。

通过合理设计和优化，可以实现对激光器温度的精确控制，从而提高激光器的性能和寿命。

半导体激光器的温控电路设计_陈建萍

半导体激光器的温控电路设计＊陈建萍1,刘润华2(1.赣南师范学院物理与电子信息学院;2.赣南教育学院物理系,江西赣州　341000)摘　要:针对半导体激光器的工作需要,提出了一种基于硬件ＰＩＤ技术的精密温控电路,通过对该温控电路系统的原理分析及详细设计,实验结果表明了调整该电路的积分电容ＣＦＦ值能使半导体激光器的温控精度达到0.1℃的恒温精度,改善了温控电路的动态特性和稳定性.关键词:半导体激光器;硬件ＰＩＤ;温控电路中图分类号:ＴＮ249 文献标识码:Ａ文章编号:1004-8332(2010)03-0074-03随着激光技术和光电子技术的发展,光纤通信在通信领域中的地位越来越重要.在光纤通信中,一种关键技术是控制半导体激光器的工作.半导体激光器是一种温度敏感器件,微小的温度变化能使激光器输出波长产生明显的变化,而光纤通信系统要求半导体激光器工作在恒定的固定波长状态,这就要求对半导体激光器进行精密的温控.通常,半导体激光器要求工作在25℃状态,要求正负0.1℃的恒温精度.半导体激光器内部通常封装ＴＥＣ制冷片和热敏电阻,无需外接元件.本文针对半导体激光器的工作需要,提出一种基于硬件ＰＩＤ技术的精密温控电路,使温控精度为正负0.1℃.1　系统设计及关键元件图1　温控系统框图该温控电路采用半导体激光器内部ＴＥＣ作为温控元件,采用半导体激光器内部10Ｋ负温度系数热敏电阻作为感温元件,采用ＳＴＣ12Ｃ2052单片机作为核心控制元件,采用模拟集成芯片ＡＭＣ7820构建硬件ＰＩＤ回路,并实现ＡＤ转换和ＤＡ转换,采用ＰＷＭ驱动器ＤＲＶ591作为功率驱动元件,实现了温控系统.系统框图如图1所示:ＡＭＣ7820是德州仪器公司(ＴＩ)推出的专为多通道应用而设计的模拟监视与控制电路[1].它内含一个8图2　ＡＭＣ7820内部结构框图通道12位模数转换器、3个12位数模转换器、9个运算放大器、1个热控电流源、1个内部+2.5Ｖ基准和1个ＳＰＩ串行接口.应用该器件可对光放大器中的泵激光电流和热电致冷器(ＴＥＣ)以及ＤＷＤＭ(利用光波长进行数据传输)应用中的光功率进行控制和监控,并可大大降低成本.ＡＭＣ7820内部结构框图如图2所示:ＤＲＶ591是一款适用于驱动半导体制冷片的高效高功率放大器[2],工作电压为2.8-5.5Ｖ.由于它工作在ＰＷＭ调制模式下,并且具有低输出电阻,从而使它的内部耗散功率极低,不容易发热.ＤＲＶ591内部ＰＷＭ调制频率可以由外部元件选定工作在100ＫＨＺ模式或者500ＫＨＺ模式,电压增益约为2.3Ｖ/Ｖ.2010年赣南师范学院学报 №.3第三期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧａｎｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪｕｎｅ.2010＊收稿日期:2010-03-18　作者简介:陈建萍(1981-),女,赣南师范学院物理与电子信息学院教师、硕士,主要从事半导体器件及材料.图3　ＤＲＶ591内部结构框图2　电路原理分析模拟部分电路与原理图如图4所示.图4　模拟部分电路图单片机通过ＤＡＣ0设定温度,设定的温度信号(电压)进入ＯＰＡ7[3]的同名端;一个100ｕＡ的精密恒流源流入热敏电阻,在热敏电阻上产生代表温度的电压,该电压经过电压跟随器放大电流,放大后进入ＯＰＡ7的异名端,ＯＰＡ7和一个包含两个电容一个电阻的ＲＣ网络构成一个误差放大器,该误差放大器把单片机设定的温度值和实际检测到的温度值进行比较放大,比较后的结果经过ＤＲＶ591放大,放大后的信号驱动ＴＥＣ,改变ＴＥＣ温控面的温度.如果ＴＥＣ温控面温度和单片机通过ＤＡ转换器设置的温度一致,误差放大器将会输出0信号,ＴＥＣ处于空闲状态;当受到环境温度微扰后ＴＥＣ温控面温度会产生变化,此时误差放大器会放大该误差并将结果反映为ＤＲＶ591的输出,控制流过ＴＥＣ的电流,系统温度最后会稳定在ＤＡＣ的输出值[4].3　温控电路稳定性改进电路制作完毕后,我们测试了该温控电路的性能.我们把环境温度从20℃变化为24℃时,记录下被控体的温度变化曲线,如图5所示:由图5可见,当环境温度升高4℃时,我们的温控电路要经过30秒左右的振荡才能稳定在24℃,30秒的时间对一个温控系统过长.为了解决该问题,我们加大了积分电容ＣＦＦ的数值,将其设在1ｕＦ,由图6可见,增加电容值以后,振荡时间缩短为25秒,这对于我们来说是良好的结果.最终电路的工作曲线如图7所示,当环境温度有正负20℃的变化时,温控电路仍然能稳定在正负0.005℃.这个结果优于我们正负0.1℃的设计要求.75第3期陈建萍,刘润华　半导体激光器的温控电路设计图5　环境温度变化时的温度响应曲线图6　增加ＣＦＦ电容值后的温度响应曲线图7　温控电路最终运行结果4　结论本文设计了一种用于半导体激光器的精密温控电路,采用了硬件ＰＩＤ技术作为温度的稳定,仔细调整了积分电容ＣＦＦ值,使电路最终可以达到正负0.005℃的温控精度,响应时间10ｓ以内.实验验证结果表明改善了温控电路的动态特性和稳定性.参考文献:[1]　潘建.多通道模拟监视器件ＡＭＣ7820的原理及应用[Ｊ].国外电子元器件,2004(1):50～53.[2]　ＤＲＶ591ｄａｔａｓｈｅｅｔ[ＤＢ/ＯＬ],ＴｅｘａｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ(2002-05-09)[2009-11-01]ｈｔｔｐ://ｆｏｃｕｓ.ｔｉ.ｃｏｍ.ｃｎ/ｃｎ/ｄｏｃｓ/ｐｒｏｄ/ｆｏｌｄｅｒｓ/ｐｒｉｎｔ/ｄｒｖ591.ｈｔｍｌ?ｌｐｏｓ=ＭｉｄｄｌｅＣｏｎｔａｉｎｅｒ＆ｌｉｄ=ＡｌｔｅｒｎａｔｉｖｅＤｅｖｉｃｅｓ.[3]　ＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｉｒｃｕｉｔＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎ[ＥＢ/ＯＬ],ＴｅｘａｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ(2005-03)[2009-11-01]ｈｔｔｐ://ｗｗｗ.ｔｉ.ｃｏｍ/ｓｃ/ｐｓｈｅｅｔｓ/ｓｂｅａ001/ｓｂｅａ001.ｐｄｆ[4]　Ｙ.Ｓｕｎ,Ａ.Ｋ.Ｓｒｉｖａｓｔａｖａ,Ｊ.Ｚｈｏｕ,ａｎｄＪ.Ｗ.Ｓｕｌｈｏｆｆ,.ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒｓｆｏｒＷＤＭＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ[Ｊ/ＯＬ]ＢｅｌｌＬａｂｓＴｅｃｈｎｉｃａｌＪｏｕｒｎａｌ,1999(1):187-206.ＤｅｓｉｇｎｏｆＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌＣｉｒｃｕｉｔｏｆＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒＣＨＥＮＪｉａｎ-ｐｉｎｇ1,ＬＩＵＲｕｎ-ｈｕａ2(1.ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ,ＧａｎｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ;2.ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓ,ＧａｎｎａｎＥｄｕｃａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,Ｇａｎｚｈｏｕ341000,Ｃｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ,ｉｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔｂａｓｅｄｏｎｈａｒｄｗａｒｅ-ｂａｓｅｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎＰＩＤｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌａｓｅｒｓ,ｔｈｒｏｕｇｈｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｔａｉｌｅｄｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔｓｙｓｔｅｍ,ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅ-ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｌｃａｐａｃｉｔｏｒＣＦＦｏｆｔｈｉｓｃｉｒｃｕｉｔｍａｋｅｓｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｌａｓｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌａｃｃｕｒａｃｙｏｆ0.1℃ｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｃｃｕｒａｃｙ,ｔｈｕｓｉｍｐｒｏｖｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌａｓｅｒｓ;ｈａｒｄｗａｒｅＰＩＤ;ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔ76赣南师范学院学报 2010年。

半导体激光器的温控电路设计

作电压为２８—５５．于它工作在．．Ｖ由
图２Ｍ７２ＡＣ８０内部结构框图
ＰＷＭ调制模式下，并且具有低输出电阻，从而使它的内部耗散功率极低，不容易发热．Ｒ５１ＤＶ９内部ＰＷＭ调制频率可以由外部元件选定工作在１０Ｈ０ＫＺ模式或者５０Ｈ０ＫＺ模式，电压增益约为２３／．．ＶＶ
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十收稿日期：００— ３—１２１０８
作者简介：陈建萍（９１，，１８一）女赣南师范学院物理与电子信息学院教师、硕士，主要从事半导体器件及材料
第３期
陈建萍，润华刘
半导体激光器的温控电路设计
７５
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图３ＤＶ９Ｒ５１内部结构框图
器进行精密的温控．常，导体激光器要求工作在２￣通半５Ｃ状态，要求正负０１的恒温精度．．℃ 半导体激光器内部通常封装ＴＣ制冷片和热敏电阻，需外接元件．Ｅ无本文针对半导体激光器的工作需要，出一种基于硬件提
定的温度值和实际检测到的温度值进行比较放大，比较后的结果经过ＤＶ９放大，大后的信号驱动Ｒ５１放ＴＣ，Ｅ改变ＴＣ温控面的温度．Ｅ如果ＴＣ温控面温度和单片机通过ＤＥＡ转换器设置的温度一致，差放大器误将会输出０信号，ＥＴＣ处于空闲状态；当受到环境温度微扰后ＴＣ温控面温度会产生变化，时误差放大器Ｅ此会放大该误差并将结果反映为ＤＶ９Ｒ５１的输出，制流过ＴＣ的电流，统温度最后会稳定在ＤＣ的输出控Ｅ系Ａ

热电致冷的激光器温度控制电路设计讲解

热电致冷的激光器温度控制电路设计引言在光通信领域中，用于高速、长距离通信的电吸收调制激光器(Electlro-absorption Modulated Laser，EML)对温度稳定性的要求很高，并朝着小型化和高密度化方向发展。

EML激光器是第一种大量生产的铟镓砷磷(InGaAsP)光电集成器件。

它是在同一半导体芯片上集成激光器光源和电吸收外调制器，具有驱动电压低、功耗低、调制带宽高、体积小，结构紧凑等优点，比传统DFB激光器更适合于高速率、长距离的传输。

EML激光器的输出波长、电流引言在光通信领域中，用于高速、长距离通信的电吸收调制激光器(Electlro-absorption Modulated Laser，EML)对温度稳定性的要求很高，并朝着小型化和高密度化方向发展。

EML激光器是第一种大量生产的铟镓砷磷(InGaAsP)光电集成器件。

EML激光器的输出波长、电流阈值、最大输出功率和最小功率的波动都直接受工作温度的影响。

同时，光源的啁啾声受限于光通道的最大允许色散，虽然光纤放大器可延长信号传输距离，但色散值随传输距离的线性累积与光纤放大器无关，因此只能对光源的啁啾提出很苛刻的要求。

使用直接调制激光器远远满足不了系统对光源性能的要求，就目前技术而言，最简单的方法是使用带温度控制的电吸收激光源。

本设计方案采用体积小且易于控制的热电制冷器(ThermoElectric Cooler，TEC)作为制冷和加热器件，并采用高精度的负温度系数热敏电阻(NTC)作为温度传感器，以MCU为控制核心，对EML激光器进行精密温度控制。

EML 的内部结构框图如图1所示。

虚线框内，上面的二极管负责监控激光器和控制开关，下面的二极管控制背光电流。

1 基于TPS63000的TEC控制电路设计1．1 TEC的原理分析TEC制冷器又称半导体制冷器。

激光器电源高精度温度控制系统硬件设计

激光器电源高精度温度控制系统硬件设计摘要随着激光加工技术的发展，激光器也在不断向前发展，激光器已成为现代激光加工系统中必不可少的核心部分之一。

激光器的正常运行需要有稳定的电源供应，即激光器电源，激光器电源系统是一种受控供电系统，决定着激光器运行的状态。

硬件电路是电路系统的重要组成部分，其设计的合理性直接影响电路系统的性能。

本论文以激光器电源为研究对象，对其工作温度进行高精度采集，通过A/D转换器进行采集放大温度模拟信号，把模拟信号转换为STM32单片机可以接收到的数字信号，即电压信号，后MCU通过实时检测温度与散热扇的转速运用PID算法调控PWM占空比达到对散热扇的转速控制，并反馈数据显示在显示屏上，从而达到激光器电源高精度温度控制，本论文针对激光电源的发热问题，提出了一种温度控制器的硬件方案，设计了PCB 电路，分析了散热性能。

关键词：激光器电源；温度控制系统；STM32单片机；硬件电路设计；PCB Hardware design of laser power supply high precision temperaturecontrol systemAbstractWith the development of laser processing technology, lasers are also constantly moving forward. Lasers have become one of the indispensable core parts in modern laser processing systems. The normal operation of the laser requires a stable power supply, that is, the laser power supply. The laser power supply system is a controlled power supply system that determines the operating state of the laser. The hardware circuit is an important part of the circuit system, and the rationality of its design directly affects the performance of the circuit system.This thesis takes the laser power supply as the research object, collects its working temperature with high precision, collects and amplifies the temperature analog signal through the A / D converter, and converts the analog signal into a digital signal that can be received by the STM32 MCU, that is, the voltage signal. The MCU detects the temperature and the speed of the cooling fan in real time and uses the PID algorithm to adjust the PWM duty cycle to control the speed of the cooling fan, and the feedback data is displayed on the display screen, thereby achieving high-precision temperature control of the laser power supply. Aiming at the problem of heat generation of laser power supply, this paper puts forward a hardware scheme of temperature controller, designs PCB circuit and analyzes heat dissipation performance. Keywords: laser power supply; temperature control system; STM32 microcontroller;hardware circuit design; PCB目录1引言 (1)1.1温度控制系统的应用与发展 (1)1.2意义 (1)1.3本设计要完成的目标 (2)2具体实施方案的论证 (3)2.1高精度温度控制系统简介 (3)2.2实施方案的论证 (4)2.2.1主控板电路 (4)2.2.2散热结构 (4)2.2.3温度测量与控制部分 (5)2.2.4显示屏部分 (6)2.2.5系统框图 (6)3硬件整体设计 (7)3.1电源电路部分设计 (7)3.2单片机主控部分设计 (9)3.2.1 STM32F103最小系统设计 (9)3.2.2触摸屏电路部分 (9)3.2.3 PWM输出部分 (11)3.3温度测量与控制电路部分 (12)3.4散热结构 (14)3.4.1散热片.......................................................... (14)3.4.2 PWM散热风扇.......... .......................................... ..15 4系统程序的设计与调试. (16)4.1本系统程序设计流程图 (16)4.2单片机主控部分 (17)4.2.1初始化程序设计 (17)4.2.2显示功能程序设计 (17)4.2.3 PID算法程序设计 (18)参考文献 (19)致谢 (20)附录 (21)1引言1.1温度控制系统的应用与发展温度控制系统无论在国内还是国外都已经发展得十分成熟，但在我国国内温度控制系统还是会有很多的缺点，和国外相比缺陷会比较明显。

激光器温度控制系统设计

哈尔滨理工大学学士学位论文激光器温度控制设计摘要温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。

很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。

因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用本文主要从硬件和软件两方面介绍了绿光激光器的温度控制系统的设计思路，简单说明如何实现对激光器温度的控制，并对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。

还介绍了在激光器温度控制系统的软硬件设计中的一些主要技术关键环节,该系统主要以MCS-51单片机为核心,由温度检测电路, 显示电路, 控制电路等构成。

用MCS-51单片机设计的激光器温度检测电路是本次设计的主要内容，是整个单片机温度控制系统设计中不可缺少的一部分，该系统对温度进行了实时采集与检测。

通过温度传感器实现对激光器的温度采集，通过七段数码管来显示激光器的温度，通过小型风机以及加热器来控制激光器的温度的升降，本设计介绍的激光器温度自动控制系统的主要内容包括：系统方案、元器件选择、系统理论分析、硬件设计、软件设计、系统调试及主要技术性能参数。

关键词单片机；温度传感器；激光器；温度控制- I -哈尔滨理工大学学士学位论文The Design of Temperature Control For LaserComponentAbstractThe temperature is constantly in the daily life of physical and temperature controls in various fields have a positive meaning. A lot of businesses have a lot of power heating equipment, such as that used for the heat treatment furnace, for melting metal crucible resistance heaters and the various uses of temperature bins, SCM using their right to control not only easy to control, simple, such as the characteristics of flexibility, but can also significantly increase the temperature was charged with the technical indicators, which can greatly enhance the quality of the products. Therefore, intelligent temperature control technology is being widely adoptedThe design of laser component’s temperature control system is introduced from hardware and software, and simply explains how to achieve the temperature control. The hardware principle and software case fig are described. Some important techniques in a design scheme of the hardware and the software of the laser component’s temperature control by single-chip microcomputer are introduced. The system mostly takes 8051 single-chip microcomputer as a core，it is structured by temperature testing circuit, display circuit, control circuit and so on.The main content of this design is temperature testing circuit that uses AT89C51 single-chip microcomputer .It is a part of the whole design that cannot be lacked. The system is used to collect and control laser component’s temperature in real time. Through the led to display the number of the laser component. The temperature automatic control system is based on single-chip microcomputer is described in the article including system scheme，parts of an apparatus choice, theoretical analysis，the design of hardware and software, system testing，and the main technical performance parameters．Keywords microcontroller; temperature sensor; laser component; temperature control- II -哈尔滨理工大学学士学位论文目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题研究的目的与意义 (1)1.2国内外文献综述 (1)1.3论文研究内容 (2)第2章总体方案 (3)2.1基本设计思路 (3)2.2 具体设计考虑 (3)2.2.1 电路的基本设计方案 (3)2.2.2 各器件的功能 (4)2.3 本章小结 (4)第3章硬件设计 (5)3.1 单片机的选取 (5)3.1.1 AT89C51的主要特性 (6)3.1.2 AT89C51的引脚功能 (7)3.2 传感器的选取 (9)3.2.1 DS18B20的性能特点 (9)3.2.2 DS18B20内部结构 (10)3.2.3 DS18B20的工作原理 (11)3.2.4 DS18B20的测温原理 (13)3.3串口的选取 (15)3.3.1 串口通信的工作原理 (15)3.3.2 MAX232概述 (16)3.4 电路中数码管的选取 (17)3.5 74LS47的简介 (18)3.6 控制电路的设计 (19)3.6.1 加热控制电路设计 (19)3.6.2 继电器的选用 (20)3.6.3 降温控制电路设计 (21)3.7电源电路设计 (22)3.8 本章小结 (23)第4章软件设计 (24)4.1 系统软件设计的整体思路 (24)4.2 程序功能 (24)4.3 系统程序流程图 (25)哈尔滨理工大学学士学位论文第5章系统调试、故障分析与结果 (29)5.1 硬件调试与故障分析 (29)5.1.1 硬件调试 (29)5.1.2 故障分析 (30)5.2 本章小结 (31)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录A (35)附录B (36)附录C (42)哈尔滨理工大学学士学位论文第1章绪论1.1 课题研究的目的与意义近年来，随着激光显示技术的不断发展，激光显示正在越来越受到关注。

用于半导体激光器的温控电路设计_胡杨

第39卷第5期红外与激光工程2010年10月Vol.39No.5Infrared and Laser Engineering Oct.2010用于半导体激光器的温控电路设计胡杨，张亚军，于锦泉（中国工程物理研究院流体物理研究所，四川绵阳621900）摘要：针对半导体激光器(LD)出光稳定的应用要求，设计了一种有效的温度控制电路。

电路基于单片热电制冷控制芯片ADN8830，采用闭环负反馈结构，使用恒流源测温电路代替普通H桥式测温电路，解决了非线性误差问题，通过比例积分微分（PID）补偿电路产生控制信号，驱动热电制冷器(TEC)，实现了对LD工作温度的高精度控制。

通过测试，LD工作温度在1min内达到设定温度，30min 内，在25℃的工作温度下稳定度达±0.2℃。

结果表明：该电路能快速、有效地控制TEC工作，达到稳定LD工作温度的目的。

关键词：温度控制；恒流源；PID；TEC；ADN8830中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1007-2276(2010)05-0839-04Design of temperature control circuit for laser diodeHU Yang,ZHANG Ya-jun,YU Jin-quan(Institute of Fluid Physics,China Academy of Engineering Physics,Mianyang621900,China)Abstract:For stabilizing the laser light source,an effective temperature control circuit was designed.Based on a thermoelectric cooling control chip ADN8830,the negative feedback loop was adopted for laser diode(LD)temperature controlling.Constant-current source temperature-measuring circuit was used to eliminate voltage-temperature nonlinear error instead of normal H-bridge circuit.The thermoelectric cooler(TEC)was driven by control signal,which was generated by proportional-integral-derivative(PID)compensating circuit,to realize the high accuracy controlling of LD working temperature.Performance test showed that LD working temperature reached the set point temperature (25℃)within1min,the working temperature stability was up to±0.2℃in30min.The simulation results show that the circuit can control TEC to stabilize the LD working temperature quickly and effectively.Key words:Temperature control;Constant current source;PID;TEC;ADN8830收稿日期：2009-12-24；修订日期：2010-02-18基金项目：国家自然科学基金资助项目(10902110)作者简介：胡杨（1980-），男，四川广汉人，硕士，主要从事光纤传感技术方面的研究。

采用TPS63000的EML激光器温度控制电路的设计与应用

采用TPS63000的EML激光器温度控制电路的设计与应用引言在光通信领域中，用于高速、长距离通信的电吸收调制激光器（Electlro-absorption Modulated Laser,EML）对温度稳定性的要求很高，并朝着小型化和高密度化方向发展。

EML 激光器是第一种大量生产的铟镓砷磷（InGaAsP）光电集成器件。

目前宽带城域网（BMAN）正成为信息化建设的热点，DWDM（密集波分复用）的巨大带宽和传输数据的透明性，无疑是当今光纤应用领域的首选技术。

然而，MAN等具有传输距离短、拓扑灵活和接入类型多等特点，如照搬主要用于长途传输的DWDM,必然成本过高；同时早期DWDM对MAN等灵活多样性也难以适应。

面对这种低成本城域范围的宽带需求，CWDM（粗波分复用）技术应运而生，并很快成为一种实用性的设备。

对光通信来说，其技术基本成熟，而业务需求相对不足。

以被誉为"宽带接入最终目标"的FTTH为例，其实现技术EPON已经完全成熟，但由于普通用户上网需要的带宽不高，使FTTH的商用只限于一些试点地区。

但是，在2006年，随着IPTV等三重播放业务开展，运营商提供的带宽已经不能满足用户对高清晰电视的要求，随之FTTH的部署也提上了日程。

无独有偶，ASON对传输网络控制灵活，可为企业客户提供个性化服务，不少运营商为发展和维系企业客户，不惜重金投资建设ASON.EML激光器的输出波长、电流阈值、最大输出功率和最小功率的波动都直接受工作温度的影响。

使用直接调制激光器远远满足不了系统对光源性能的要求，就目前技术而言，最简单的方法是使用带温度控制的电吸收激光源。

本设计方案采用体积小且易于控制的热电制冷器（ThermoElectric Cooler,TEC）作为制冷和加热器件，并采用高精度的负温度系数热敏电阻（NTC）作为温度传感器，以MCU为控制核心，对EML激光器进行精密温度控制。