CZ307298B6 - Zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody - Google Patents

Abstract

Zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody obsahuje blok (1) laserové diody, blok (2) regulovatelného zdroje, blok (3) procesoru, blok (4) chlazení, blok (5) externího napájení, blok (6) diferenčního zesilovače, blok (7) měření interní teploty, blok (8) ovládání interní teploty a blok (9) nadřízeného počítače. Zapojení obsahuje digitální regulační zpětnovazební smyčku pro regulaci teploty laserové diody, sestávající z bloku (7) měření interní teploty, bloku (3) procesoru, bloku (8) ovládání interní teploty a bloku (4) chlazení. Druhá analogová regulační zpětnovazební smyčka pro regulaci proudu laserové diody sestává z bloku (6) diferenčního zesilovače a bloku (2) regulovatelného zdroje. Hodnota proudu laserové diody je nastavitelná z bloku (3) procesoru prostřednictvím vstupu (I23).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody.

Dosavadní stav techniky

Měření a lokalizace teploty se provádí na základě vyhodnocení světla v optickém vláknu odraženého od nehomogenit v daném místě na základě jevu - Ramanova rozptylu. Pro tento účel je třeba mít výkonný zdroj světla, který svítí do optického vlákna. Zdroj světla je realizován polovodičovou laserovou diodou

Komerčně vyráběné měřicí přístroje pro měření a lokalizaci teploty pomocí optického vlákna jsou poměrně drahé. Pro buzení optického vlákna se využívá laserových diod. Laserová dioda je polovodičová součástka sestávající z přechodu PN, která je schopná vyvolat proces stimulované emise vysoce koherentního záření (laseru). Fyzikálně dochází krekombinaci nosičů náboje (elektronů a děr) stimulované průchodem proudu v propustném směru přechodu PN. Procházející proud v propustném směru tedy slouží jako budicí zdroj laserové diody. Emitované záření lze využít i opačným způsobem, tedy ozářením vhodně uspořádaného přechodu PN fotodiody lze vytvářet elektrický proud. Vhodným zapojením laserové diody a fotodiody do obvodu vzniká fotoelektrický senzor. Jistou nevýhodou laserových diod je, že je nelze vyrobit se shodnými parametry.

Existuje několik konfigurací vzájemného zapojení laserové diody a fotodiody. Jedním z řešení zapojení je společná katoda a rozdílné anody, přičemž je anoda laserové diody připojena na síťový zdroj a anoda fotodiody na uzemněnou jednotku generující napětí. Společná katoda s výhodou využívá jen jeden zdroj napětí v řídicím obvodu. Součástí řídicího obvodu je i stabilizátor proudu (current control element) upravující velikost proudu v diodě, dále zpětnovazebná jednotka (feedback control unit) udržující konstantní výstup laserového paprsku a prvek aplikující zpětné předpětí (reverse bias voltage) na fotodiodu. Uvedené řešení je podrobně popsáno v patentu EP 1494324A2.

Jiné řešení zapojení spočívá v galvanickém oddělení laserové diody od fotodiody. Řídicí obvod laserové diody může sestávat z jednoho nebo více zdrojů, což ovlivňuje systém buzení diody.

V řešení podrobně popsaném v patentové přihlášce US 2013308669 konfigurace řídicího obvodu zahrnuje laserovou diodu, předpěťový řídicí obvod (bias-current drive circuit), řídicí obvod na modulaci proudu (modulation-current drive circuit), dvě indukční cívky a dva rezistory. První indukční cívka je zapojena mezi anodovou stranu diody a kladný zdroj napětí, druhá indukční cívka je zapojena mezi katodovou stranu diody a záporný výstup předpětí z předpěťového obvodu. První rezistor je zapojen mezi uzlový bod 1 (mezi anodou diody a první cívkou) a záporný výstup modulačního obvodu, druhý rezistor je zapojen mezi uzlový bod 2 (mezi katodou diody a druhou cívkou) a kladný výstup modulačního obvodu. Součástí obvodu je i spojení mezi uzlovým bodem 1 a kladným výstupem modulačního obvodu. V zapojení se používá odlišný systém buzení laserové diody (LD) a ze dvou zdrojů. Laserová dioda je buzena sledem impulzů podložených stejnosměrnou hodnotou. Navrhované řešení používá spojitou regulovanou hodnotu budicího proudu.

Dokument US 2011/0243167 AI popisuje zapojení laserové diody a monitorovací fotodiody pro monitorování teploty a optického výkonu laserové diody. Je popsána zpětnovazebná, digitálněanalogová smyčka pro monitorování teploty na základě teplotní závislosti napětí PN přechodu monitorovací fotodiody v propustném směru, přičemž tato smyčka sestává z laserové diody,

- 1 CZ 307298 B6 monitorovací fotodiody, teplotního senzoru, procesoru a termoelektrického chladiče, případně dalších teplotu-regulujících zařízení, např. ventilátoru nebo rezistentního ohřívače. Dále je popsána zpětnovazebná digitálně-analogová smyčka pro monitorování optického výkonu na základě špinavého režimu laserové diody, přičemž tato smyčka sestává z laserové diody, regulovatelného zdroje proudu, obvodu pro nastavení monitorovacího proudu (tzv. low-level reference current), obvodu pro měření napětí a procesoru.

Největší nevýhodou tohoto zapojení je, že pro vlastní měření optického výkonu ve špinavém režimu je nezbytné přepnout laserovou diodu z budicího proudu na monitorovací proud. Tím se změní optický výkon na dobu nezbytnou pro vyhodnocení a provedení regulačního zásahu, což způsobuje v některých aplikacích laserové diody problémy, např. při měření teploty optického vlákna na základě zpětného rozptylu světla. Toto řešení dále využívá pro monitorování teploty teplotní závislost napětí na laserové diodě v propustném směru. Je změřeno napětí při jistém proudu, který ale může být i odlišný než budicí proud pro laserový režim, a podle empiricky zjištěných hodnot teplota/proud je zjištěna v tabulce teplota a provedena změna budicího proudu laserovou diodou. Další nevýhoda spočívá ve vyhodnocování rozdílů optického výkonu procesorem, a ne analogově. U analogového vyhodnocení je totiž s výhodou doba reakce systému na provedení regulačního zásahu omezena jen teplotní setrvačností regulované soustavy. Naopak, u procesorového řešení je nevýhodou to, že se doba reakce prodlužuje ještě o dobu zpracování informace v procesoru.

Dokument US 2003/0231665 Al popisuje zapojení laserové diody pro monitorování její teploty, optického výkonu a vlnové délky. V tomto řešení se teplota páru UD-PD monitoruje analogovou smyčkou sestávající z termistoru, teplotu-řídicího obvodu, řídicího obvodu Peltiérova článku a termoelektrického chladiče, a dále i digitálně-analogovou smyčkou sestávající z termistoru, ADC převodníku, procesoru, DAC převodníku, teplotu-řídicího obvodu, řídicího obvodu Peltiérova článku, a termoelektrického chladiče. V tomto zapojení je použita dvojí regulace teploty z důvodu nutnosti stabilizovat vlnovou délku při použití zařízení v oblasti vlnového multiplexu (WDM). Signál z monitorovací fotodiody je v širokém rozsahu používaných vlnových délek WDM periodický, a aby se vyloučila závislost regulace teploty na této periodicitě, tak se regulace provádí ve dvou stupních (smyčkách). Požadavkům na přesnou stabilitu vlnové délky odpovídají dvě detekční diody, přičemž jedna je pro monitorování výkonu a druhá pro monitorování vlnové délky, kde se využívá interference generovaného světla a etalonu. Vznikají zázněje tj. maxima a minima, aby byl signál z detekční diody výrazný při odchylné vlnové délce, než je požadovaná. V řešeních nevyžadujících dvojí regulaci by takové zapojení zvyšovalo jak komplexnost, tak nároky na výkon a výsledné náklady zařízení. Toto zapojení navíc nedokáže stabilizovat teplotu při změně teploty okolí (5 až 50 °C), protože nezahrnuje ventilátor, který zajišťuje nucené konvekční proudění a napomáhá tak intenzivnějšímu ochlazování bloku laserové diody, zejména při teplotách okolí nad 30 stupňů.

Dokument US 2004/0036007 Al popisuje zapojení laserové diody a monitorovací fotodiody pro monitorování optického výkonu a teploty laserové diody. Jsou popsány dvě regulační smyčky v závislosti na zapojení monitorovací fotodiody. Buď kontroluje první smyčka (spínače v poloze 1) optický výkon LD pomocí trans-impedančního amplifikátoru a chybových bloků, přičemž monitorovací fotodioda je zapojena v závěrném směru, nebo kontroluje druhá smyčka (spínače v poloze 2) teplotu LD pomocí diferenčního zesilovače, termoelektrického chladiče, souvisejícího obvodu a chybového bloku. V dokumentu se uvádí, že zapojena může být pouze jedna smyčka, a tedy podstatnou nevýhodou tohoto zapojení je nemožnost monitorování jak teploty, tak optického výkonu LD zároveň.

Dokument US 2004/0052281 Al popisuje zpětnovazebnou smyčku monitorování optického výkonu LD přes nízkofrekvenční signál, který je namodulovaný na budicí signál LD, bez možnosti monitorování teploty LD. Fotodioda monitoruje pouze průměrnou hodnotu optického výkonu, protože se využívá setrvačných vlastností diody jako low-pass filtru, což je podmíněno

-2 CZ 307298 B6 dostatečně velkou frekvencí modulačního signálu. Tento způsob zapojení je technicky komplikovaný a zavádí nepřesnosti v monitorování optického výkonu.

Dokument WO 02/063800 Al (CZ 300439 B6) popisuje řídicí jednotku pro příjem signálu (např. teplotního) z přijímače (fotodioda) a vytvoření zpětnovazebného signálu do vysílače (laserová dioda), tedy pouhou obdobu procesoru ve smyčce pro regulaci teploty. V dokumentu se blíže nepopisují teplotní čidla, prvky pro ohřev/chlazení LD, ani prvky externího napájení nebo signálu aktivace externího napájení. Navíc, dokument nezmiňuje zapojení pro monitorování optického výkonu laserové diody.

Podstata vynálezu

Vynález řeší zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody s cílem udržet vlnovou délku a optický výkon záření laserové diody konstantními po celou dobu její životnosti. Ktomu je nutné technicky zajistit konstantní elektrický proud laserové diody a udržet konstantní teplotu laserové diody.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny zapojením pro regulaci teploty a proudu laserové diody, zahrnujícím blok laserové diody, blok regulovatelného zdroje, blok procesoru, blok chlazení, blok externího napájení, blok diferenčního zesilovače, blok měření interní teploty, blok ovládání interní teploty a blok nadřízeného počítače, přičemž blok laserové diody zahrnuje laserovou diodu a monitorovací fotodiodu.

Podstata zapojení spočívá v tom a bude ještě zřejmější z Obr. 1, že blok laserové diody je přes první vstup a první výstup připojen k optickému vláknu, a druhý výstup bloku laserové diody je připojen na vstup bloku měření interní teploty, přičemž výstup bloku měření interní teploty je dále připojen na třetí vstup bloku procesoru, přičemž na první vstup bloku procesoru je připojen signál SI aktivace externího napájení a nastavení požadované teploty bloku laserové diody a na druhý vstup bloku procesoru je připojen signál S2 potvrzení zvolené teploty bloku laserové diody, přičemž třetí výstup bloku procesoru je připojen na vstup bloku externího napájení, přičemž první výstup bloku procesoru je připojen na vstup bloku ovládání interní teploty, přičemž výstup bloku ovládání interní teploty je dále připojen na druhý vstup bloku laserové diody, přičemž druhý výstup bloku procesoru je připojen na vstup bloku chlazení, přičemž výstup bloku chlazení je dále připojen na třetí vstup bloku laserové diody, přičemž čtvrtý výstup bloku procesoru je připojen na vstup bloku nadřízeného počítače, jehož výstup je připojen na čtvrtý vstup bloku procesoru, přičemž pátý výstup bloku procesoru je připojen na třetí vstup bloku regulovatelného zdroje, přičemž dále třetí výstup bloku laserové diody je připojen na druhý vstup bloku diferenčního zesilovače, a dále je výstup bloku diferenčního zesilovače připojen jednak k prvnímu vstupu bloku regulovatelného zdroje a jednak na měřicí svorku výstupního signálu bloku diferenčního zesilovače, přičemž první výstup bloku regulovatelného zdroje je připojen na čtvrtý vstup bloku laserové diody a druhý výstup bloku regulovatelného zdroje je připojen na měřicí svorku TP4, přičemž na druhý vstup bloku regulovatelného zdroje je připojen signál U2 řídicího napětí a na první vstup bloku diferenčního zesilovače je připojen signál U1 vstupního napětí.

Dále, blok externího napájení je uspořádán pro připojení napájecího napětí na další bloky až po přijetí signálu SI aktivace externího napájení, přičemž dále je interní teplota bloku laserové diody měřena teplotním senzorem umístěným v bloku na základě budicího proudu laserové diody z bloku regulovatelného zdroje a regulována analogově-digitálně pomocí bloku měření interní teploty, bloku procesoru, bloku ovládání interní teploty, Peltiérova chladicího článku umístěného v bloku laserové diody a ventilátoru umístěného v bloku chlazení, a přičemž optický výkon laserové diody je měřen monitorovací fotodiodou umístěnou v bloku laserové diody na základě závěrného napětí na monitorovací fotodiodě, a regulován analogově pomocí bloku diferenčního zesilovače a bloku regulovatelného zdroje.

-3CZ 307298 B6

Výhody této varianty zapojení spočívají v úspoře několika elektronických součástek, zmenšení rozměrů přístroje a nepatrném zjednodušení programu v bloku procesoru. Výhodou řešení je použití procesoru, výhody plynou z velkého potenciálu, který tento procesor má (jeho vnitřní hardwarové bloky, velikost paměti programu a paměti dat). Tento potenciál procesoru je zatím využit z cca 10 %, procesor má v rezervě cca 90 % svého výkonu a je tím zajištěna možnost realizace dalších případných úprav přístroje, například naprogramování dodatečných funkcí (např. komunikace s nadřízeným počítačem), které se v průběhu vývoje ukážou jako potřebné apod.

Toto zapojení přístroje dále výhodně umožňuje nastavit požadovaný proud protékající laserovou diodou v bloku pomocí signálu U2 a zajistit tak stálý optický výkon emitovaného záření laserové diody a to nastavením signálu U1 podle konkrétních parametrů použité laserové diody. Tím jsou zajištěny nejstabilnější výstupní parametry navrhovaného řešení zapojení i z dlouhodobého časového hlediska. Takovéto řešení zapojení podle vynálezu umožňuje použití všech laserových diod daného typu, které od výrobce mají relativně značné výrobní tolerance parametrů.

Obsluha má s výhodou možnost signálem S1 nastavit a signálem S2 měnit teplotu na které bude udržována laserová dioda uspořádaná v bloku. Tím je dána možnost širšího použití navrhovaného řešení i v aplikacích, kde je požadována změna vlnové délky emitovaného záření laserové diody. Tuto teplotu umožňuje zobrazit blok procesoru prostřednictvím datové sběrnice.

Navíc, nárokované zapojení pracuje při širokém rozsahu teplot prostředí 5 až 50 °C, což je dáno přítomností bloku chlazení v podobě ventilátoru.

Udržování stálého optického výkonu laserové diody výhodně blok diferenčního zesilovače, na jehož jeden vstup je přivedeno vstupní napětí Ul. Takto je umožněno udržování stálého optického výkonu s ohledem na stárnutí parametrů laserové diody.

Popisované zapojení je technicky komfortní, z ekonomického hlediska je přesto výrazně levnější než současné komerční přístroje tohoto typu. Tím i finální zamýšlený přístroj DTS (jehož součástí je zapojení podle obr. 1) bude v porovnání s konkurencí podstatně levnější.

Objasnění výkresů

Předkládaný vynález bude blíže osvětlen pomocí obr. 1, který znázorňuje blokové schéma zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody s konstantním optickým výkonem a volitelnou vlnovou délkou.

Příklady uskutečnění vynálezu

Princip zapojení objasněn bude osvětlen na příkladném provedení, popsaném v následném textu s odkazem na příslušné výkresy.

Jak je patrné z Obr. 1, zapojení určené k regulaci teploty a proudu laserové diody zahrnuje:

• blok 1 laserové diody, který navenek tvoří jeden ucelený elektronický obvod, který se vnitřně skládá z následujících komponent: laserové diody LD s napojeným optickým vláknem, monitorovací fotodiody PD, Peltiérova chladicího článku a termistoru (teplotního senzoru). Monitorovací fotodioda PD měří optický výkon záření emitovaného laserovou diodou LD;

-4CZ 307298 B6 • Blok 2 regulovatelného zdroje konstantního proudu, který je tvořen elektronickými součástkami - tranzistory, operačními zesilovači, rezistory, kondenzátory;

• Blok 3 procesoru, jenž je tvořen technickým vybavením - hardwarem tj. fyzickým procesorem, a programovým vybavením - softwarem v něm obsaženým;

• Blok 4 chlazení tvořený ventilátorem;

• Blok 5 externího napájení +15V, -15V, který tvoří elektronické součástky - integrovaný obvod, relé, rezistory, kondenzátory;

• Blok 6 diferenčního zesilovače tvoří elektronické součástky - zahrnující operační zesilovače, integrované obvody, rezistory;

• Blok 7 měření interní teploty laserové diody tento je tvořen elektronickými součástkami zahrnující integrované obvody a rezistory;

• Blok 8 ovládání interní teploty laserové diody je tvořen elektronickými součástkami zahrnující integrované obvody a rezistory;

• Blok 9 nadřízeného počítače pro příjem naměřených teplot, jejich vizualizaci, archivaci, zadávání řídicích povelů do bloku 3 procesoru apod.

Zapojení zahrnuje blok 1 laserové diody, který má první vstup II1 a první výstup Ol 1 připojen k optickému vláknu 10, a druhý výstup 012 bloku 1 laserové diody je připojen na vstup 171 bloku 7 měření interní teploty. Tento blok 7 měření interní teploty je dále přes výstup 071 připojen na třetí vstup 133 bloku 3 procesoru, přičemž na první vstup 131 bloku 3 procesoru je připojen signál SI aktivace externího napájení a nastavení požadované teploty bloku 1 laserové diody a na druhý vstup 132 bloku 3 procesoru je připojen signál S2 potvrzení zvolené teploty bloku 1 laserové diody. Třetí výstup 033 bloku 3 procesoru je připojen na vstup 151 bloku 5 externího napájení a první výstup 031 bloku 3 procesoru je připojen na vstup 181 bloku 8 ovládání interní teploty, přičemž výstup 081 bloku 8 ovládání interní teploty je dále připojen na druhý vstup 112 bloku 1 laserové diody. Druhý výstup 032 bloku 3 procesoru je připojen na vstup 141 blok 4 chlazení, přičemž výstup 041 bloku 4 chlazení je připojen na třetí vstup 113 bloku 1 laserové diody.

Čtvrtý výstup 034 bloku 3 procesoru je dále připojen na vstup 191 bloku 9 nadřízeného počítače, přičemž výstup 091 bloku 9 nadřízeného počítače je připojen na čtvrtý vstup 134 bloku 3 procesoru. Pátý výstup 035 bloku 3 procesoru je připojen na třetí vstup 123 bloku 2 regulovatelného zdroje.

Třetí výstup 013 bloku 1 laserové diody je dále připojen na druhý vstup 162 bloku 6 diferenčního zesilovače, a dále je výstup 061 bloku 6 diferenčního zesilovače připojen jednak k prvnímu vstupu 121 bloku 2 regulovatelného zdroje a jednak na měřicí svorku TP2 výstupního signálu bloku 6 diferenčního zesilovače. První výstup 021 bloku 2 regulovatelného zdroje je připojen na čtvrtý vstup 114 bloku 1 laserové diody a druhý výstup 022 bloku 2 regulovatelného zdroje je připojen na měřicí svorku TP4. Na druhý vstup 122 bloku 2 regulovatelného zdroje je připojen signál U2 řídicího napětí a na první vstup 161 bloku 6 diferenčního zesilovače je připojen signál U1 vstupního napětí.

Blok 5 externího napájení je uspořádán pro připojení napájecího napětí na další bloky až po přijetí signálu SI aktivace externího napájení. Interní teplota bloku 1 laserové diody je měřena teplotním senzorem umístěným v bloku 1 na základě budicího proudu laserové diody z bloku 2 regulovatelného zdroje a regulována analogově-digitálně pomocí bloku 7 měření interní teploty,

-5 CZ 307298 B6 bloku 3 procesoru, bloku 8 ovládání interní teploty, Peltiérova chladicího článku umístěného v bloku 1 laserové diody a ventilátoru umístěného v bloku 4 chlazení. Optický výkon laserové diody je měřen monitorovací fotodiodou umístěnou v bloku 1 laserové diody na základě závěrného napětí na monitorovací fotodiodě, a regulován analogově pomocí bloku 6 diferenčního zesilovače a bloku 2 regulovatelného zdroje.

Funkce zapojení, jež je součástí přístroje, je následující. Při zapnutí napájecího napětí přístroje, je přivedeno napájecí napětí 5 V pro procesor integrovaný v bloku 3 procesoru (může se jednat např. o malý počítač) a ten vykonává svůj inicializační program. A čeká na zadání signálu SI aktivace externího napájení a nastavení požadované teploty bloku 1 laserové diody. Po zadání signálu SI procesor vyšle signál do bloku 5 externího napájení a dojde tímto k připojení napájecího napětí +15 V až -15 V pro celou desku budicího zdroje a regulátoru teploty laserové diody. Po uplynutí doby cca 100 ms procesor integrovaný v bloku 3 procesoru vyšle signál pro aktivaci bloku 2 regulovaného napětí. Na základě této informace začne protékat proud laserovou diodou.

Blok 2 regulovaného napětí zahrnuje regulovatelný zdroj konstantního elektrického proudu, který budí laserovou diodu integrovanou v bloku 1 laserové diody. Velikost proudu protékajícího laserovou diodou se nastavuje prostřednictvím řídicího napětí U2 na potřebnou velikost. A to podle konkrétního typu laserové diody.

Signál z monitorovací fotodiody PD (která je vnitřní součástí bloku 1 laserové diody) na základě závěrného napětí na monitorovací fotodiodě PD, je úměrný optickému výkonu laserové diody. Tento signál vysílaný monitorovací diodou je veden do bloku 6 diferenčního zesilovače. Zde je porovnáván s hodnotou řídicího napětí Ul, která je externě nastavitelná tak, aby při jmenovitém požadovaném optickém výkonu byl výstup z bloku 6 diferenčního zesilovače nulový. Dojde-li z jakýchkoli důvodů (například stárnutí laserové diody LD) k poklesu optického výkonu, dojde tím k poklesu signálu z monitorovací fotodiody a tedy ke vzniku nenulového signálu na výstupu bloku 6 diferenčního zesilovače. Tento výstupní signál způsobí zvýšení hodnoty elektrického proudu laserovou diodou tak, aby bylo dosaženo opět nulové hodnoty na výstupu bloku 6 diferenčního zesilovače. Tímto způsobem regulace je udržován stálý optický výkon laserové diody. Při nárůstu optického výkonu laserové diody působí tento regulační mechanismus opačně, tj. způsobí odpovídající snížení proudu laserovou diodou.

Aby byla stabilizována vlnová délka světla vysílaného laserovou diodou, je nutno stabilizovat teplotu pouzdra laserové diody. K. tomu účelu slouží blok 7 měření interní teploty. Výstup z tohoto bloku 7 je úměrný teplotě laserové diody a je zpracováván procesorem integrovaným v bloku 3 mikroprocesoru. Mikroprocesor na základě signálu o teplotě dává pokyn do bloku 8 ovládání interní teploty, což je funkční blok ovládající topný a chladicí systém bloku 1 laserové diody. Pokud protéká elektrický proud topným a chladicím systémem procesoru (čipu) v jednom směru, tak dochází k ochlazování laserové diody v bloku ]_ laserové diody, protéká-li v opačném směru, dochází k oteplování laserové diody v bloku 1 laserové diody. Velikost změny teploty ať jde o zahřívání nebo chlazení je regulována řídicím programem v procesoru bloku 3 procesoru na základě PWM (pulse width modulation, pulsně šířková modulace), což znamená, že velikost změny teploty je přímo úměrná době trvání impulzu na výstupu bloku 8 ovládání interní teploty.

Při počátečním běhu řídicího programu procesoru integrovaného v bloku 3 procesoru je automaticky udržována teplota bloku 1 laserové diody na 25 °C. Pokud je žádána jiná teplota, je možno tuto nastavit opakovaným zadáním signálu SI a potvrdit platnost této hodnoty zadáním signálu S2. Bez zadání signálu S2 není změna teploty provedena. Hodnota teploty je zobrazována na externím displeji. Možno nastavit teplotu 15 až 30 stupňů Celsia s krokem 1 stupeň. Zařízení může pracovat v rozmezí teplot okolí +5 až +50 stupňů Celsia.

-6CZ 307298 B6

Aby byla možná popisovaná stabilizace teploty, tak při teplotách nad 25 stupňů včetně, procesor zapne blok 4 ventilátoru, kterým se zajistí proud vzduchu na blok 1 laserové diody o stejné teplotě prostředí. Při teplotách nižších než 25 stupňů Celsia procesor vypne blok 4,

Průmyslová využitelnost

Zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody je použitelné jako součást přístrojů, u kterých je nutné technicky zajistit konstantní elektrický proud laserové diody a udržet konstantní teplotu laserové diody.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zapojení pro regulaci teploty a proudu laserové diody, zahrnující blok (1) laserové diody, blok (2) regulovatelného zdroje, blok (3) procesoru, blok (4) chlazení, blok (5) externího napájení, blok (6) diferenčního zesilovače, blok (7) měření interní teploty, blok (8) ovládání interní teploty a blok (9) nadřízeného počítače, přičemž blok (1) laserové diody zahrnuje laserovou diodu a monitorovací fotodiodu, vyznačující se tím, že blok (1) laserové diody je přes první vstup (II1) a první výstup (Ol 1) připojen k optickému vláknu (10), a druhý výstup (012) bloku (1) laserové diody je připojen na vstup (171) bloku (7) měření interní teploty, přičemž výstup (071) bloku (7) měření interní teploty je dále připojen na třetí vstup (133) bloku (3) procesoru, přičemž na první vstup (131) bloku (3) procesoru je připojen signál (Sl) aktivace externího napájení a nastavení požadované teploty bloku (1) laserové diody a na druhý vstup (132) bloku (3) procesoru je připojen signál (S2) potvrzení zvolené teploty bloku (1) laserové diody, přičemž třetí výstup (033) bloku (3) procesoru je připojen na vstup (151) bloku (5) externího napájení, přičemž první výstup (031) bloku (3) procesoru je připojen na vstup (181) bloku (8) ovládání interní teploty, přičemž výstup (081) bloku (8) ovládání interní teploty je dále připojen na druhý vstup (112) bloku (1) laserové diody, přičemž druhý výstup (032) bloku (3) procesoru je připojen na vstup (141) bloku (4) chlazení, přičemž výstup (041) bloku (4) chlazení je dále připojen na třetí vstup (113) bloku (1) laserové diody, přičemž čtvrtý výstup (034) bloku (3) procesoru je připojen na vstup (191) bloku (9) nadřízeného počítače, přičemž výstup (091) bloku (9) nadřízeného počítače je připojen na čtvrtý vstup (034) bloku (3) procesoru, přičemž pátý výstup (035) bloku (3) procesoru je připojen na třetí vstup (123) bloku (2) regulovatelného zdroje, přičemž dále třetí výstup (113) bloku (1) laserové diody je připojen na druhý vstup (162) bloku (6) diferenčního zesilovače, a dále je výstup (061) bloku (6) diferenčního zesilovače připojen jednak k prvnímu vstupu (121) bloku (2) regulovatelného zdroje a jednak na měřicí svorku (TP2) výstupního signálu bloku (6) diferenčního zesilovače, přičemž první výstup (021) bloku (2) regulovatelného zdroje je připojen na čtvrtý vstup (114) bloku (1) laserové diody a druhý výstup (022) bloku (2) regulovatelného zdroje je připojen na měřicí svorku (TP4), přičemž na druhý vstup (122) bloku (2) regulovatelného zdroje je připojen signál (U2) řídicího napětí a na první vstup (161) bloku (6) diferenčního zesilovače je připojen signál (Ul) vstupního napětí, přičemž blok (5) externího napájení je uspořádán pro připojení napájecího napětí na další bloky až po přijetí signálu (Sl) aktivace externího napájení a nastavení požadované teploty bloku (1) laserové diody, přičemž dále je interní teplota bloku (1) laserové diody měřena teplotním senzorem umístěným v bloku (1) na základě budicího proudu laserové diody z bloku (2) regulovatelného zdroje a regulována analogově-digitálně pomocí bloku (7) měření interní teploty, bloku (3) procesoru, bloku (8) ovládání interní teploty, Peltiérova chladicího článku umístěného v bloku (1) laserové diody a ventilátoru umístěného v bloku (4) chlazení, a přičemž optický výkon laserové diody je měřen monitorovací fotodiodou umístěnou v bloku (1) laserové diody na základě závěrného napětí na monitorovací fotodiodě, a regulován analogově pomocí bloku (6) diferenčního zesilovače a bloku (2) regulovatelného zdroje.