EML激光器温控电路设计
热电致冷的激光器温度控制电路设计
Ｕ ｓｎｇ ｔ ｅ ＴＥＣ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｏｎ ｒ ｌｅ ｉｃ ｔｂ ｓ ｄ ｏｎ ＴＰＳ６ ｏｏ０，ｔ ｅ ｔ ｍ ｐｅ ａ ｕｒ ｆＥＭ Ｌ ａ ｅｒｉ ｏ ｒ ｌ ｄ ｂｙ ｔ ｇ ｔ ｌＰＩ ｃ ｎｔｏｌ ｉ ｈ ｔ ｍ ｅ ａ ｕ ｅｃ ｔ ｏ ｌｄ ｃｒ ｕｉ ａ ｅ ３ ｈ ｅ ｒｔ ｅｏ ｌ ｓ ｓｃ ｎｔｏｌｅ ｈｅｄｉｉａ Ｄ ｏ ｒ
ａ ｇ ｉｈｍ ｆ Ｍ ＣＵ ． Ｅｘ ｒｍ ｅ ｔ ｅ ｕｌｓｉ ｄｉａ ｅ ｔ ｔ ｈ ｉｃ ｔｍ ｅ ｔ ｈｅ ｓ ａ ｉｉｙ ｒ ｑ ｒ ｍ ｅ ｌ ｏｒｔ ｏ ｐｅ ｉ ｎ ａｌｒ ｓ ｔ ｎ ｃ ｔ ｈａ ｔ ｅ ｃｒ ｕｉ ｅ ｓｔ ｔ ｂ ｌ ｅ ｕｉｅ ｎｔｏｆＥＭ Ｌ ａｓ ｒ ｉ ｏ ｒ ｌ ｅ ｐ ｒ — ｔ ｌ ｅ ｎ ｃ ｎｔｏｌｉ ｎｇ ｔ ｍ ｅ ａ
ＬＡＳ ＥＲ ＯＤＥ ＡＮ０ＤＥ 口 ＤＩ Ｍ ＯＮＩ ＴｏＲ ＡＮｏＤＥ ＰＤ
ＲＦ ＧＮＤ
温 度 稳 定 性 的要 求 很 高 ， 朝 着 小 型化 和 高 密 度 化 方 向 发 并
展 。ＥＭＬ激 光 器 是 第 一 种 大 量 生 产 的 铟 镓 砷 磷 （ ｎ Ｉ—
Ｔｅｍ ｐ ａｔ ｒ ｎ ｒ ｕｉ Ｂａ ｅｄ ｏ ｅｒ ｅｌ ｔｉ ｏｌ ｎ ｓ ｅｒ ｕ ｅ Ｃｏ ｔｏｌ ｒ ｔ Ｃｉｃ ｓ ｎ Ｔｈ ｍｏ ｅｃ ｒｃ Ｃｏ ｅｒａ ｄ Ｌａ ｅｒ
Ｈｕ ｎ ｉ ａ ｇＪ ｅ，Ｃｈ ｎ Ｗ ｅ ｅ ｉ
（ ｃ ｏ ｌｏ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ，Ｗ ｕ ａ ｉ ｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｗ ｕ ａ ３ ０ ０ Ｃｈ ｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｆＩ ｆ ｒ ｔ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｏ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ｙ ｈ ｎ４ ０ ７ ， ｉａ
高精度半导体激光器驱动电源及温控电路设计
高精度半导体激光器驱动电源及温控电路设计罗亮;胡佳成;王婵媛;刘泽国【摘要】In order to solve the problem that the output power and wavelength of semiconductor laser light source was easily influenced by drive current and working temperature in Brillouin optical fiber sensing system, high-precision constant current drive and temperature control circuit were designed.Deep negative feedback integrated circuit was used to control the laser drive current precisely.Integrated temperature control chip MAX1978 was adopted to control the working current of semiconductor coolers and achieve the accurate controlment of laser working temperature.The results show that the design achieves the adjustment of drive current from 0mA~100mA.The maximum relative error of current control is 0.06%, current stability is 0.02% and the maximum error of temperature control is 0.03℃.Under the condition of temperature control, the stability of optical power is 0.5%, and the largest drift is0.005dBm.The design can achieve the effective control of current and temperature and ensure the stability of output light.%为了解决布里渊光纤传感系统中半导体激光器光源输出功率和波长易受驱动电流和温度影响的问题,设计了一种高精度恒流驱动和温控电路.该电路利用深度负反馈积分电路对激光器驱动电流进行精密的恒流控制,同时采用集成温度控制芯片MAX1978控制半导体制冷片的工作电流,实现对激光器工作温度的精确控制.结果表明,本设计实现了驱动电流0mA~100mA可调,电流控制最大相对误差为0.06%,电流稳定度为0.02%,温度控制最大误差为0.03℃,在温控的条件下,光功率稳定性达到0.5%,最大漂移量为0.005dBm.该设计实现了对电流和温度的有效控制,保证了输出光的稳定性.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2017(041)002【总页数】5页(P200-204)【关键词】激光技术;半导体激光器;恒流驱动;温控电路;布里渊传感【作者】罗亮;胡佳成;王婵媛;刘泽国【作者单位】中国计量大学计量测试工程学院,杭州 310018;中国计量大学计量测试工程学院,杭州 310018;中国计量大学计量测试工程学院,杭州 310018;中国计量大学计量测试工程学院,杭州 310018【正文语种】中文【中图分类】TN86;TP273布里渊分布式光纤传感因能同时远距离传感温度和应变，被广泛应用在天然气和石油管道、远距离电力传输线路检测、矿井安全和边境安全监控等领域[1-3]，具有广阔的发展空间。
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。
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。
自动化毕业设计-激光器驱动与控制电路设计
激光器驱动与控制电路设计摘要目前，半导体激光器以其转换效率高、体积小，质量轻，可靠性高，能直接调制以及能与其他半导体器件集成等优势近年来发展一直很迅猛，已经广泛应用于通信、光学数据存储、固体激光器泵浦、材料加工精密测量、生物医疗等领域。
本次设计任务要求设计一款电路系统来完成激光器的驱动、控制、温度监控，最终实现让激光器输出稳定的光功率，并且功率可以在0-8W内调节。
本次设计的硬件部分是采用单片机对温度测温模块检测、监控，利用单片机完成人机交互，通过单片机控制激光器电源。
软件设计部分有A\D、D\A硬件控制，包括对数码管、按键等驱动，同时进行功率采集，并采用PID算法保证快速稳定响应输入功率。
此次论文包括了激光器原理介绍，控制器原理介绍，电源测试数据，温度模块测试数据，激光器功率测试数据，以及原理图设计，PCB设计。
关键词：半导体激光器单片机TEC PIDThe system of laser driver and controllerABSTRACTAt present, semiconductor laser，relies on its high conversion efficiency, small volume, light quality, high reliability and on being directly modulated and integrated with other semiconductor devices，has developed rapidly. And it has been widely used in communication, optical data storage, solid laser pumps, material processing precision measurement, biological and medical treatment, etc. This design requires a circuit system designed to complete the driver and control of laser, temperature control, and finally achieve the stability of output power to laser light, and can adjust powers that ranged from zero to eight watt. The design of the hardware is to control the power supply of laser by the Single Chip Micyoco check and monitor the module of measuring temperature, and by the module of Single Chip Micyoco control man-machine interactive interface. And the software involves AD, DA hardware control, including the drives of nixietube, keystokes and so on. To guarantee the response power input are stable and rapid, for instance, the control of laser power supply, the collection of software power and comparing with the input power(Stabilify power with PID algorithm).This paper includes the test datas of power, TEC temperature module and optical maser power, and the elementary diagram, PCB appendix.Key words：Semiconductor lasers SCM TEC PID目录1引言 (5)1.1半导体激光器的应用与发展 (5)1.2设计任务与目标 (5)2激光器 (7)2.1激光器结构 (7)2.2激光器使用注意事项 (9)2.3激光器应用 (10)3电路控制 (11)3.1控制电路总体结构 (11)3.1.1电路组成部分 (11)3.1.2工作过程及关键问题 (12)3.2温度控制 (12)3.2.1温度控制简介 (12)3.2.2温度控制原理 (13)3.3功率稳定原理 (15)3.3.1功率稳定PID算法 (15)3.3.2功率稳定电路实现 (18)3.4人机交互 (18)3.4.1数码管 (18)3.4.2按键与指示灯 (19)3.5软件实现方案 (19)3.5.1 总体工作流程图 (19)3.5.2 关键问题分析 (21)4 驱动电源 (22)4.1 电源原理 (22)4.2 电源控制 (22)4.3 保护措施 (23)5 实验数据与结论 (25)5.1 温度控制数据 (25)5.2 电源输出测试 (26)6 参考文献 (28)附录 (29)谢辞 (31)1 引言1.1半导体激光器的应用与发展随着半导体激光技术的日趋成熟和应用领域的不断扩展，大功率半导体激光器的应用范围已经覆盖了光电子学的诸多领域，成为当今光电子实用器件的核心技术。
基于外调制技术25Gbs激光器组件的设计
出的光耦合进入电吸收调制器时，当调制器未接收
器 啁 啾 、色 散 效 应 所 带 来 的 影 响 ，引 入 了 外 调 制 技
到激励电压时，EML 芯片中的电吸收调制器（EAM）
术。调制器在激光器外部进行工作，对激光器连续
传输过来的光进行控制，使得发射出去的光波呈现
动，使得一端温度上升，同时另一端的温度降低，从
图2
而发生热量转移，达到散热目的。将陶瓷过渡块贴
电吸收调制器的结构图
在 TEC 的表面，实现对激光器的温度控制，从而完成
- 53 -
《电子设计工程》2021 年第 5 期
整体器件的散热，保证器件的稳定工作。
在 5G 传 输 网 中 需 要 大 量 的 光 模 块 ，选 取 低 成
近年来，用户对网络直播、物联网、大数据等相
关业务的需求不断增长，促使光通信技术飞速发展，
5G 的到来加快这一发展趋势。光传输网的传输速
[1]
率和距离在不断增长，为了提高传输网络的带宽，波
分 复 用 (WDM）技 术 已 被 广 泛 应 用 ，对 于 低 速 率 的
[2]
WDM 系统，色散和非线性效应可以通过相关技术得
can meet the requirements of industrial grade and can stably carry out 40 km of information transmission.
Keywords: external modulation technology；EML；TOSA；5G transmission
“0”、
“ 1”的状态，完成信息的加载。
外调制器的原理是内部的晶体材料在外加电场
的作用下，其内部材料特性发生变化，从而完成对通
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。
《面向混沌半导体激光器的驱动与温度控制系统设计》
《面向混沌半导体激光器的驱动与温度控制系统设计》一、引言随着科技的飞速发展，半导体激光器在通信、医疗、科研等领域的应用越来越广泛。
混沌半导体激光器作为一种新型的光源，具有独特的非线性动力学特性，在光通信、光信息处理等领域具有巨大的应用潜力。
然而，混沌半导体激光器的稳定性和可靠性对其应用至关重要。
因此，设计一套面向混沌半导体激光器的驱动与温度控制系统显得尤为重要。
本文将详细介绍该系统的设计思路、方法及实施过程。
二、系统设计目标本系统的设计目标是为混沌半导体激光器提供稳定的驱动和精确的温度控制，以确保激光器的稳定性和可靠性。
具体来说，系统应具备以下功能：1. 驱动控制：提供稳定、可调的驱动电流，以控制激光器的输出功率和波长。
2. 温度控制：通过精确控制激光器的温度，保证其性能的稳定性和可靠性。
3. 实时监测：实时监测激光器的输出功率、波长和温度等关键参数。
4. 自动化控制：实现系统的自动化控制，降低人工干预成本。
三、系统设计1. 驱动控制设计驱动控制是本系统的核心部分，采用高精度、低噪声的电流源芯片作为驱动器。
通过数字电位计和可编程增益放大器，实现驱动电流的精确调节和可调范围设定。
此外，为避免因突然的电源电压波动对激光器造成损害，系统还设置了过流、过压保护等措施。
2. 温度控制系统设计温度控制系统采用先进的PID（比例-积分-微分）控制算法，实现对激光器温度的精确控制。
系统通过高精度的温度传感器实时监测激光器的温度，并根据设定的温度值与实际温度值之间的误差，自动调整加热器或制冷器的功率，以实现温度的精确控制。
此外，为防止温度控制系统因故障导致激光器过热或过冷，系统还设置了温度上下限报警功能。
3. 实时监测系统设计实时监测系统通过数据采集模块，实时获取激光器的输出功率、波长和温度等关键参数。
这些数据通过串口或网络接口传输至上位机软件进行实时显示和存储。
上位机软件还具备数据分析和处理功能，为后续的优化设计和故障诊断提供支持。
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。
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。
《电吸收调制激光器结构优化及其腔面温度测量模块设计》范文
《电吸收调制激光器结构优化及其腔面温度测量模块设计》篇一一、引言随着光通信技术的飞速发展，电吸收调制激光器（Electro-Absorption Modulated Laser，简称EML）在光通信系统中扮演着越来越重要的角色。
为了提高EML的性能，对激光器结构进行优化以及对腔面温度进行精确测量显得尤为重要。
本文将重点探讨EML的结构优化及其腔面温度测量模块的设计。
二、电吸收调制激光器结构优化1. 结构现状分析EML主要由激光二极管、电吸收调制器和外腔组成。
目前，EML的结构设计主要关注于提高光输出功率、调制速率和调制效率等方面。
然而，仍存在许多亟待优化的结构参数，如外腔结构、二极管材料等。
2. 结构优化策略（1）外腔结构优化：通过改进外腔的形状、尺寸和材料等参数，降低光损耗，提高光束质量。
例如，采用特殊设计的微透镜阵列可以减小模式间干扰，提高激光器的工作效率。
（2）二极管材料优化：选用具有低损耗、高饱和光强和高抗非线性效应的材料，如量子级联二极管等，可以提高EML的光输出功率和调制效率。
（3）集成化设计：将多个EML器件集成在一起，实现高密度、高效率的光源阵列，满足大规模光通信系统的需求。
三、腔面温度测量模块设计1. 模块设计需求分析为了实现EML的稳定工作，需要实时监测激光器的腔面温度。
因此，设计一个可靠的腔面温度测量模块至关重要。
该模块应具备高精度、快速响应和稳定性等特点。
2. 模块设计策略（1）传感器选择：选用具有高精度和快速响应的热敏电阻或红外传感器作为测量元件，实现对激光器腔面温度的实时监测。
（2）信号处理电路：设计信号处理电路，将传感器输出的信号进行放大、滤波和数字化处理，以降低噪声干扰和干扰误差，提高测量的准确性和可靠性。
（3）温度控制系统：通过PID控制器实现闭环控制，对激光器进行自动调节和控制。
在系统启动后，通过温度控制系统使激光器迅速达到预设的工作温度并保持稳定运行。
同时，通过监测和反馈系统对温度控制过程进行实时监控和调整。
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EMI
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2 TPS63000 TEC PID
个 个 TI 96 3 3V
TPS63000 1200 mA
DC DC 3 3V
1
8 5 5V 5V
800 mA 个 个 CyOptics ITEC 10 Gb s Cooled EML -1 5 1 5 A VTEC 1 TEC -3 3 3 3V 0 13 nm 3 ITHC -40 90 TEC 100µA
3 TEC LOOP PID PID TEC LOOP PID 4 TEC LOOP
个 个 PID Proportional Integral Derivative PID PIDPID 个 个 2 个 个 V TEC 4 EML -10 1 25 75 3 3 1±10 Kp Ki DAC DAC Kd e k 24 DAC
1530 1565 nm 个 个 个 个 个 个 个 个 TEC PID TEC
个 个 TEC
2
个 个 个 个 EML NTlC
个 个 R=RTO×EXP{B 1 T-1 TO } 个 个
•
T0
B
TEC LOOP TEC 个 个 3 TEC LOOP
个 个 个 个 TPS6300X FB VOUT VOUT FB
个 个 D1 RTEC D2 TEC 2
EML TEC L1 PWM2 L2 2 PWMl LTC1923
TEC 2 C1 PWM C2 Maxim TEC TEC V1 V2 4 C1 S1 S4 ITBC= V1-V2 2 PWM2 RTRC Linear PWMl
MAX8521 MAXl968
EML
•
个 个 InGaAsP DFB 个 个 EML
Electlro-absorption Modulated Laser EML EML
个 个 NTC EML 1
ThermoElectric Cooler TEC MCU EML
个 个 个 1 个 个 1 TPS63000 1 TEC TEC
个
个 个 TEC TEC
V OUT
个 个 个 个 VFB=K1·VOUT+K2·VDAC VOUT 个 个 VOUT RA 个 个 1 VFB YOUT V-FB RB ITEC + VOUT 500 mA IFB 0 01µA RB K1 K2 ITEC FB VOUT GND VDAC MCU
500 kΩ
个 个 个 个 0 2 nm TDM TEC 42 ±1 dB 4 EML CyOptics -10 lO Gb 25 75 WDM
s Cooled EML
个 个 个 个 TPS63000 TEC EML CyOptics EML