CN105244758A - 一种多波长半导体激光通信用的稳定光源装置 - Google Patents

Abstract

一种多波长半导体激光通信用的稳定光源装置，包括主控制器、功率控制器、可控恒流源、温度控制器、温度制冷器、监测光电管、温度传感器和半导体激光器，其输出功率精度高、稳定性强。

Description

一种多波长半导体激光通信用的稳定光源装置

技术领域

本发明涉及光通信领域，具体涉及一种多波长半导体激光通信用的稳定光源装置。

背景技术

应用于光通信领域中的光源有很多，主要可以分为半导体激光光源和非半导体激光光源。其中半导体激光光源输出功率大，稳定度高，故得到了广泛应用，然而该光源中半导体激光器是一种非常敏感的器件，电流、温度的起伏会导致光功率的变化，影响功率输出的准确度和稳定性，从而对所测仪器精度产生影响。因此半导体激光器的驱动电源控制和半导体激光器的温度控制问题越来越受到人们的重视，稳定光源控制系统研发是非常迫切的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种输出功率精度高、稳定性强的多波长半导体激光通信用的稳定光源装置。

本发明提供了一种多波长半导体激光通信用的稳定光源装置，包括主控制器、功率控制器、可控恒流源、温度控制器、温度制冷器、监测光电管、温度传感器和半导体激光器，主控制器分别连接功率控制器和温度控制器，所述功率控制器和温度控制器还分别连接可控恒流源和温度制冷器，所述可控恒流源和温度制冷器还分别连接半导体激光器,所述半导体激光器还分别连接监测光电管和温度传感器，所述监测光电管和温度传感器还分别连接主控制器。

优选地，所述温度制冷器为采用帕尔贴效应制成的半导体温度制冷器。

优选地，所述监测光电管为光电二极管。

优选地，所述主控制器为单片机。

优选地，所述单片机为德州仪器公司的MSP430F169单片机。

优选地，所述温度传感器采用负温度系数的热敏电阻型温度传感器。

优选地，所述温度传感器采用TI公司生产的PWM驱动器DRV592。

优选地，多波长的半导体激光器的波长分别为660nm、780nm、850nm、980nm、1310nm、1490nm和1550nm

本发明还提供了一种温度控制装置，包括散射片、半导体制冷器TEC、热敏电阻NTC和铝热导板，其中半导体制冷器TEC设置于散热片的上端，铝热导板设置于半导体制冷器TEC上端，铝热导板有一中空结构，热敏电阻NTC设置于中空结构内，铝热导板与半导体激光器接触设置。

本发明的稳定光源装置，可以实现：

1)通过控制系统来监控半导体激光器的发光状况以保持半导体激光器功率输出的稳定，优化的连接方式及各个器件的精心配制，使得激光器输出功率的稳定性明显提高。

2)对半导体激光器的温控是通过调节它的电流来实现的，根据半导体激光器的热传导方式专门设计了温度控制装置，使得控制温度更加稳定，激光性能得到显著的提高。

3)多波长半导体激光通信用的稳定光源装置将不同的单多模波长模块整合在一起，简化了操作程序和扩大了光源的应用范围。

4)通过设计一套控制系统，使温度和电流对半导体激光器的影响变低，从而使稳定光源的稳定性有很大提高，稳定光源的输出光功率均大于1.8dBm，15分钟的输出功率短时间稳定度小于0.005dB，5小时的输出功率长时间稳定度小于0.03dB。

附图说明

图1多波长半导体激光通信用稳定光源装置结构示意图

图2温控系统结构示意图

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种多波长半导体激光通信用的稳定光源装置，如图1所示，稳定光源装置由主控制器、功率控制器、可控恒流源、温度控制器、温度制冷器、监测光电管、温度传感器和半导体激光器组成，主控制器分别连接功率控制器和温度控制器，所述功率控制器和温度控制器还分别连接可控恒流源和温度制冷器，所述可控恒流源和温度制冷器还分别连接半导体激光器,所述半导体激光器还分别连接监测光电管和温度传感器，所述监测光电管和温度传感器还分别连接主控制器。

控制系统主要由单片机实现，单片机选用德州仪器公司开发的MSP430F169单片机。MSP430F169为16-BitRISC架构，最高运算速度8MIPS之单芯片微控制器，为目前业界专为低功耗应用需求，所设计的微控制器内部集成12位8外部信道连续逼近式(SAR)模拟数字转换(AnalogtoDigital)模块，最大转换速度可达200KHz，2组12位数字模拟转换(Digitaltoanalog)电压输出模块，两组D/A可由程控同步输出。在半导体激光器内集成了一个光电二极管，其作用是对激光器的输出信号进行检测，并将检测到的信号进行放大，输入到单片机的模数转换端口，通过CPU处理之后再经过数模转换端口输出，来控制恒流源，以调整半导体激光器的注入电流。温度选用小体积的负温度系数的热敏电阻采样，通过比例放大电路把信号放大，之后输入到单片机的模数转换模块，最后通过PID算法计算控制量。半导体激光器的温度控制采用帕尔贴效应制成的半导体致冷器(TEC)，并采用TI公司生产的PWM驱动器DRV592来控制TEC。

尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (9)

1.一种多波长半导体激光通信用的稳定光源装置，包括主控制器、功率控制器、可控恒流源、温度控制器、温度制冷器、监测光电管、温度传感器和半导体激光器，其特征在于：主控制器分别连接功率控制器和温度控制器，所述功率控制器和温度控制器还分别连接可控恒流源和温度制冷器，所述可控恒流源和温度制冷器还分别连接半导体激光器,所述半导体激光器还分别连接监测光电管和温度传感器，所述监测光电管和温度传感器还分别连接主控制器。

2.如权利要求1所述的稳定光源装置，其特征在于：所述温度制冷器为采用帕尔贴效应制成的半导体温度制冷器。

3.如权利要求1或2所述的稳定光源装置，其特征在于：所述监测光电管为光电二极管。

4.如权利要求3所述的稳定光源装置，其特征在于：所述主控制器为单片机。

5.如权利要求4所述的稳定光源装置，其特征在于：所述单片机为德州仪器公司的MSP430F169单片机。

6.如权利要求4或5所述的稳定光源装置，其特征在于：所述温度传感器采用负温度系数的热敏电阻型温度传感器。

7.如权利要求6所述的稳定光源装置，其特征在于：所述温度传感器采用TI公司生产的PWM驱动器DRV592。

8.如权利要求1-7任一项所述的稳定光源装置，其特征在于：多波长的半导体激光器的波长分别为660nm、780nm、850nm、980nm、1310nm、1490nm和1550nm。

9.一种应用于如上述权利要求1-8任一项所述稳定光源装置的温度控制装置，其特征在于：包括散射片、半导体制冷器TEC、热敏电阻NTC和铝热导板，其中半导体制冷器TEC设置于散热片的上端，铝热导板设置于半导体制冷器TEC上端，铝热导板有一中空结构，热敏电阻NTC设置于中空结构内，铝热导板与半导体激光器接触设置。