JP2006505140A - 超発光ダイオードの温度制御を実現する方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
該当なし
連邦政府後援調査に関する陳述
該当なし
マイクロフィッシュ付加物の参照
該当なし
本発明は、ファイバ光ジャイロスコープ(本明細書でFOGと呼ぶ)の高強度光源に関し、より詳細には、広い温度範囲にわたって超発光ダイオードの出力特性を安定化する方法およびシステムに関する。
他の実施形態は、サーミスタ設定抵抗の変化を決定することをさらに含み、温度センサはサーミスタを含み、設定信号は設定抵抗を含む。
他の実施形態は、SLDデバイスを囲むケースのケース温度を感知し、かつケース温度を周囲温度として使用して設定信号の変化を相殺するように温度制御帰還ループを修正することをさらに含む。そのようにすることで、1つまたは複数の出力特性の変化を周囲温度の関数として安定化する。
他の実施形態は、SLDデバイスを囲むケースにサーミスタを取り付けることをさらに含む。
他の実施形態は、支援回路と組み合わされたサーミスタが所望の抵抗プロファイルを示すように、ブリッジ回路中でサーミスタと支援回路を組み合わせることをさらに含む。
他の実施形態は、SLDデバイスを囲むケースのケース温度を感知することによって周囲温度を決定することをさらに含む。
他の実施形態は、設定信号および周囲温度の関数として補償されたTEC制御信号をアルゴリズム的に生成するプロセッサ実行符号で、温度制御帰還ループを修正することをさらに含む。
他の実施形態では、周囲温度センサは、SLDデバイスを囲むケースのケース温度を感知するサーミスタを含む。
他の実施形態では、サーミスタは、SLDデバイスを囲むケースに物理的に接触する。
他の実施形態では、サーミスタは、SLDデバイスを囲むケースに取り付けられる。
他の実施形態では、相殺回路は、サーミスタを温度制御電子回路内のブリッジ回路に電気的に結合するための導体を含む。
他の実施形態では、相殺回路は、補償されたTEC制御信号を設定信号および周囲温度の関数としてアルゴリズム的に生成するプロセッサ実行符号を含む。
他の実施形態では、相殺回路は、設定信号および周囲温度を表す感知信号を受け取りかつそれから補償されたTEC制御信号を生成するASICデバイスを含む。
本発明自体はもちろんのこと、本発明の前述および他の目的、様々な特徴もまた、添付の図面と共に読むとき以下の説明によって、より完全に理解することができる。
熱電冷却の式は、次式で与えられる。
Q=αTI−1/2I2T−KΔT (1)
ここで、αはゼーベック係数、Rはモジュールの平均電気抵抗、Kはモジュールの平均熱抵抗、Iは電流、TはTECの平均温度、ΔTはTECの両端間の温度度差である。
したがって、次のステップが、周囲温度に対するSLDデバイスの波長感度を安定させる方法を与える。
1.図2に示すものと同様な、デバイス・ケース(すなわち、パッケージ)温度に対するSLDデバイスの光パワー感度(dPo/DTc)を実験的に決定する。
2.dPo/dTcに対応する、ケース温度に対するサーミスタ設定抵抗の変化(dR/dTc)を計算する。
3.TEC、サーミスタおよび外部温度制御電子回路から成る温度制御帰還ループに補償を入れる。ここで、補償はdR/dTcに等しくかつ逆の量に相当する。
dR/dTc=(500Ω/℃)(−0.0073)=−3.65Ω/℃
本発明は、本発明の精神または基本的な特徴から逸脱することなしに他の特定の形で具現することができる。したがって、現在の実施形態は、例示的で制限的でないような点で考えられるべきであり、本発明の範囲は前述の説明ではなく添付の特許請求の範囲で示され、したがって、この特許請求の範囲の同等の意味および範囲内に入る全ての変化物は、特許請求の範囲に含まれる意図である。
Claims (22)
- SLDデバイスの1つまたは複数の出力特性を周囲温度に対して安定化する方法であって、前記SLDデバイスが、(i)SLDチップを冷却する熱電冷却モジュール(TEC)、および(ii)設定温度に対応する設定信号を供給する温度センサを含み、前記TECおよび前記温度センサが、温度制御電子回路と共に、前記設定温度を予め決められた温度範囲内に維持するための温度制御帰還ループを形成し、
前記1つまたは複数の出力特性の変化を周囲温度の関数として決定する工程と、
前記設定信号の変化を周囲温度の関数として決定する工程であって、前記設定信号の前記変化が前記1つまたは複数の出力特性の前記変化に対応するものである工程と、
前記設定信号の前記変化を相殺するように前記温度制御帰還ループを修正し、それによって、前記1つまたは複数の出力特性の前記変化を周囲温度の関数として安定化する工程と、を備える方法。 - 周囲温度に対する前記SLDデバイスの光パワー出力の変化を決定する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- サーミスタ設定抵抗の変化を決定する工程をさらに含み、前記温度センサがサーミスタを含み、前記設定信号が設定抵抗を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記SLDデバイスを囲むケースのケース温度を感知し、かつ前記ケース温度を周囲温度として使用して前記設定信号の前記変化を相殺するように前記温度制御帰還ループを修正する工程をさらに含み、それによって、前記1つまたは複数の出力特性の前記変化を周囲温度の関数として安定化する、請求項1に記載の方法。
- 前記SLDデバイスを囲む前記ケースに実質的に近接してサーミスタを配置し、かつ、前記設定信号の前記変化を相殺するように、前記サーミスタに関連した抵抗を前記温度制御帰還ループで使用する工程をさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記SLDデバイスを囲む前記ケースに前記サーミスタを取り付ける工程をさらに含む、請求項5に記載の方法。
- 前記設定信号の前記変化を相殺するように、前記温度制御電子回路の中のブリッジ回路に前記サーミスタを電気的に結合する工程をさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 支援回路と組み合わされた前記サーミスタが所望の抵抗プロファイルを示すように、前記ブリッジ回路中で前記サーミスタと前記支援回路を組み合わせる工程をさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記SLDデバイスを囲むケースのケース温度を感知することによって周囲温度を決定する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 補償されたTEC制御信号を前記設定信号および前記周囲温度の関数としてアルゴリズム的に生成するプロセッサ実行符号で、前記温度制御帰還ループを修正する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- SLDデバイスの1つまたは複数の出力特性を周囲温度に対して安定化するシステムであって、前記SLDデバイスが、(i)SLDチップを冷却する熱電冷却モジュール(TEC)、および(ii)設定温度に対応する設定信号を供給する設定温度センサを含み、前記TECおよび前記温度センサが、温度制御電子回路と共に、前記設定温度を予め決められた温度範囲内に維持するための温度制御帰還ループを形成し、
周囲温度を表す感知信号を供給するために、前記SLDデバイスを囲むケースに実質的に近接して配置された周囲温度センサと、
周囲温度を表す前記感知信号を受け取り、前記設定信号の変化を周囲温度の関数として相殺し、かつ補償されたTEC制御信号を前記TECに供給する、前記温度制御帰還ループに関連した相殺回路と、を備えるシステム。 - 前記設定温度センサがサーミスタを含み、前記設定信号が設定抵抗を含む、請求項11に記載のシステム。
- 前記周囲温度センサが、前記SLDデバイスを囲む前記ケースのケース温度を感知するサーミスタを含む、請求項11に記載のシステム。
- 前記サーミスタが、前記SLDデバイスを囲む前記ケースに物理的に接触する、請求項13に記載のシステム。
- 前記サーミスタが、前記SLDデバイスを囲む前記ケースに取り付けられる、請求項14に記載のシステム。
- 前記相殺回路が、前記サーミスタを前記温度制御電子回路内のブリッジ回路に電気的に結合するための導体を含む、請求項11に記載のシステム。
- 前記相殺回路および支援回路と組み合わされた前記サーミスタが所望の抵抗プロファイルを示すように、前記相殺回路がさらに前記支援回路と組み合わされる、請求項16に記載のシステム。
- 前記相殺回路が、補償されたTEC制御信号を前記設定信号および前記周囲温度の関数としてアルゴリズム的に生成するプロセッサ実行符号を含む、請求項11に記載のシステム。
- 前記相殺回路が、前記設定信号および周囲温度を表す前記感知信号を受け取りかつそれから補償されたTEC制御信号を生成するASICデバイスを含む、請求項11に記載のシステム。
- SLDデバイスの1つまたは複数の出力特性を周囲温度に対して安定化するシステムであって、前記SLDデバイスが、(i)SLDチップを冷却する熱電冷却モジュール(TEC)、および(ii)設定温度に対応する設定信号を供給する設定温度センサを含み、前記TECおよび前記温度センサが、温度制御電子回路と共に、前記設定温度を予め決められた温度範囲内に維持するための温度制御帰還ループを形成し、
周囲温度を表す感知信号を供給するために前記SLDデバイスを囲むケースに実質的に近接して配置された周囲温度を感知する手段と、
周囲温度を表す前記感知信号を受け取り、かつ前記設定信号の変化を周囲温度の関数として相殺する手段と、を備えるシステム。 - SLDデバイスの1つまたは複数の出力特性を周囲温度に対して安定化する方法であって、前記SLDデバイスが、(i)SLDチップを冷却する熱電冷却モジュール(TEC)、および(ii)設定温度に対応する設定信号を供給する温度センサを含み、前記TECおよび前記温度センサが、温度制御電子回路と共に、前記設定温度を予め決められた温度範囲内に維持するための温度制御帰還ループを形成し、
周囲温度に対する前記SLDデバイスの光パワー出力の変化を決定する工程と、
サーミスタ設定抵抗の変化を決定する工程であって、前記温度センサがサーミスタを含み、前記設定信号が設定抵抗を含む工程と、
前記SLDデバイスを囲むケースのケース温度を前記ケースに実質的に近接して配置されたサーミスタによって感知し、前記ケース温度を周囲温度として使用して前記設定抵抗の前記変化を相殺するように前記温度制御帰還ループを修正し、それによって、前記光パワー出力の前記変化を周囲温度の関数として安定化する工程と、を備える方法。 - SLDデバイスの1つまたは複数の出力特性を周囲温度に対して安定化するシステムであって、前記SLDデバイスが、(i)SLDチップを冷却する熱電冷却モジュール(TEC)、および(ii)設定温度に対応する設定信号を供給する設定温度センサを含み、前記TECおよび前記温度センサが、温度制御電子回路と共に、前記設定温度を予め決められた温度範囲内に維持するための温度制御帰還ループを形成し、
周囲温度を表す感知抵抗を供給するために前記SLDデバイスを囲むケースに取り付けられたサーミスタと、
周囲温度を表す感知信号を受け取り、前記設定信号の変化を周囲温度の関数として相殺し、かつ補償されたTEC制御信号を前記TECに供給する、前記温度制御帰還ループに関連した相殺回路と、を備え、
前記相殺回路は、前記サーミスタを前記温度制御電子回路内のブリッジ回路に電気的に結合する導体を含み、さらに、前記相殺回路および支援回路と組み合わされた前記サーミスタが所望の抵抗プロファイルを示すように前記支援回路を含むシステム。
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