KR20000010100U - 레이저 다이오드의 온도 조절 장치 - Google Patents
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Abstract
본 고안은, 정전류 발생 회로와, 상기 정전류 발생부로부터 생성된 정전류를 공급받아 온도 변화에 따른 전압을 출력하기 위하여 레이저 다이오드에 내장된 서미스터(thermistor)와, 상기 서미스터에 의해 생성된 전압과 비교하기 위한 기준 전압을 생성하기 위한 기준 전압 생성 회로와, 상기 온도 변화에 따른 전압과 상기 기준 전압의 전압차에 따른 전류를 출력하는 비교 회로와, 상기 전압차에 따른 전류에 따라 열전 냉각 소자(TEC : Thermoelectric cooler)에 흐르는 전류의 방향과 전류의 양을 제어하기 위한 TEC 제어 수단을 포함하는 레이저 다이오드의 온도 조절 장치로서, 상기 서미스터에 의해 생성된 전압과 설정 가능한 기준 전압을 비교하여, 히스테리시스 특성을 갖는 비반전 구형파를 생성하는 구형파 생성 회로와, 상기 구형파 생성 회로에 접속되어, 히스테리시스 특성을 보이며 동작하는 제 1 스위칭 수단과, 상기 제 1 스위칭 수단에 접속되어, 제 1 스위칭 수단이 도통 시, 상기 TEC에 흐르는 전류의 방향과 전류의 양을 고정시키도록, 상기 TEC 제어 수단에 연결되는 제 2 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 온도 조절 장치에 관한 것이다.
Description
본 고안은, 레이저 다이오드의 온도조절 회로의 이상 발생 시, 온도 상승에 의한 열적인 충격을 완화시키기 위한 것으로서, 특히 외부 파장 고정기(wavelength locker)를 사용하는 경우, 또는 온도 조절 기능에 이상이 발생할 경우, 고온에 대한 저항력이 적은 소자에 응용하기에 적합한 장치에 관한 것이다.
레이저 다이오드의 온도 조절을 위한 종래 기술은 도 1과 도 2로 구성된 회를 예로 들 수 있다. 도 1은 전류원을 제공하여, 온도에 따라 저항이 변하는 특성을 갖는 서미스터(thermistor)를 이용하여, 소자의 온도를 측정하고, 설정하고자 하는 온도를 설정하는 부분을 도시한다. 도 2는 도 1에서 설정된 온도를 유지시키기 위해 열전냉각 소자(TEC : thermo-electric cooler)에 전류를 공급하는 부분을 도시한다.
도 1에 있어서, 저항(R11 내지 R110), 다이오드(D11) 및 연산 증폭기(OP11 및 OP12)는 일정한 전류를 발생시키기 위한 정전류 발생부를 구성한다. 상기 정전류 발생부는, 온도에 따라 저항이 변하는 특성을 갖는 서미스터(RT1)에 일정한 전류를 공급하여, 변하는 전압을 측정함으로써, 온도 측정을 가능케 한다. 상기 서미스터(RT1)는 통상적으로 레이저 다이오드에 내장되며, 레이저 다이오드의 온도를 측정할 수 있도록 구성된다. 가변 저항(VR11) 및 저항(R115 내지 R119)은 서미스터(RT1)에 흐르는 전류에 의해 발생된 전압과 비교하기 위한 기준 전압 발생 회로를 구성한다. 발생된 기준 전압은 연산 증폭기(OP13)의 1번 핀에 인가되고, 서미스터(RT1)에 걸리는 전압은 연산 증폭기(OP13)의 1번 핀에 걸리게 되어, 저항(R112) 양단의 전압차에 의한 전류 흐름이 발생한다. 이러한 전류 흐름은 도 2의 달링턴 트랜지스터(Q21, Q22)의 동작을 결정하여 TEC(K21)에 흐르는 전류의 방향과 양을 결정하게 된다.
도 1은 레이저 다이오드에 내장된 서미스터를 이용하여 온도를 조절하기 위한 회로도이다. 만약 레이저 다이오드의 광출력을 모니터하여 파장 변화를 이용한 온도 조절을 행하는 경우, 도 1에서 연산증폭기(OP14)의 앞부분이 변경된다.
종래 기술에 있어서, 정전류 발생부, 기준 전압 발생부 또는 레이저 다이오드에 내장된 서미스터에 이상이 발생하였을 경우, 이에 대한 해결책이 요구된다. 특히 외부의 파장 안정화기(wavelength locker)를 갖는 레이저 다이오드에 있어서, 광학적인 연결상의 결함으로 인해 초래되는 온도 조절부의 균형 파괴에 대한 해결책은 필수적이다. 상술한 해결책이 미흡한 종래 기술에 있어서, 일부 소자의 이상으로 인해 고가의 레이저 다이오드가 손상 받을 가능성은 매우 높다.
본 고안의 목적은, 레이저 다이오드 조절 장치를 구성하는 회로에서 이상이 발생하였을 경우, 레이저 다이오드를 고온으로 인한 손상으로 보호하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하는 본 고안은, 정전류 발생 회로와, 상기 정전류 발생부로부터 생성된 정전류를 공급받아 온도 변화에 따른 전압을 출력하기 위하여 레이저 다이오드에 내장된 서미스터(thermistro)와, 상기 서미스터에 의해 생성된 전압과 비교하기 위한 기준 전압을 생성하기 위한 기준 전압 생성 회로와, 상기 온도 변화에 따른 전압과 상기 기준 전압의 전압차에 따른 전류를 출력하는 비교 회로와, 상기 전압차에 따른 전류에 따라 열전냉각 소자(TEC : Thermo-electric cooler)에 흐르는 전류의 방향과 전류의 양을 제어하기 위한 TEC 제어 수단을 포함하는 레이저 다이오드의 온도 조절 장치로서, 상기 서미스터에 의해 생성된 전압과 설정 가능한 기준 전압을 비교하여, 히스테리시스 특성을 갖는 비반전 구형파를 생성하는 구형파 생성 회로와, 상기 구형파 생성 회로에 접속되어, 히스테리시스 특성을 보이며 동작하는 제 1 스위칭 수단과, 상기 제 1 스위칭 수단에 접속되어, 제 1 스위칭 수단이 도통 시, 상기 TEC에 흐르는 전류의 방향과 전류의 양을 고정시키도록, 상기 TEC 제어 수단에 연결되는 제 2 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 기술의 레이저 다이오드 온도 측정부의 회로도.
도 2는 종래 기술의 열전냉각 소자에 의한 온도 조절부의 회로도.
도 3은 본 고안에 따른 기준 온도 설정부, 이상 발생 검출부 및 스위칭부의 회로도.
도 4는 본 고안에 따른 열전냉각 소자에 의한 온도 조절부의 회로도.
＜도면에 사용된 주요 부호의 설명＞
R11-R43 : 저항 OP11-OP41 : 연산 증폭기
Q21, Q22, Q41, Q42 : 달링턴 트랜지스터
K21, K41 : 열전 냉각 소자 RT1 : 서미스터
본 고안은 종래 기술의 도 2를 도 4와 같이 변경하고 도 3을 첨가함으로써 이루어진다. 도 3은 레이저 다이오드에 내장된 서미스터에 걸리는 전압을 측정하여 안정적인 영역을 설정하고, 설정된 영역 밖으로 벗어나는 경우를 감지하는 부분으로 구성된다. 도 4는 도 1과 도 2를 선택적으로 받아들일 수 있도록 구성되었다.
도 3에 있어서, 연산 증폭기(OP32)와 저항(R34, R35)은 정의 중간 전압을 갖는 비반전 슈미트 트리거 회로의 기능을 하는 회로를 구성한다. 연산 증폭기(OP32)의 3번 핀에 입력되는 기준 전압보다 2번 핀에 입력되는 기준 전압이 큰 경우, 트랜지스터(Q31)를 동작시킨다. 따라서 레이저 다이오드의 온도가 기준 온도보다 높은 경우, 히스테리시스 특성을 보이며 트랜지스터(Q31)의 동작이 이루어진다. 저항(R32와 R33)을 조정하여 기준 온도를 설정할 수 있으며, 히스테리시스의 폭은 저항(R34와 R35)의 값을 조정하여 정할 수 있다. 트랜지스터(Q31)가 도통될 경우, 릴레이(K1)를 동작시키고, 따라서 도 4에 연결된 TRB 단자가 접지와 접속시켜, TEC에 흐르는 전류를 특정 방향으로 고정시키고, 전류의 양도 고정시킨다. 본 고안의 회로는, 정상 동작 온도 범위를 설정하고, 그 범위 내에서 도 4의 TRB가 단선되도록 하여, TEC에 흐르는 전류의 방향과 양을 도 1에 의해 제어되도록 하였고, 정상 동작 온도 범위를 벗어날 경우, TRB 단자를 접지에 연결시켜, TEC에 흐르는 전류가 레이저 다이오드의 온도를 낮추는 방향으로 흐르도록 설계되었다. 따라서 본 고안의 회로는 레이저 다이오드의 고온에 의한 열충격을 방지하였다.
본 고안은 레이저 다이오드의 온도 조절 회로에 이상이 발생할지라도, 레이저 다이오드에 가해지는 열 충격을 방지하여, 고가의 레이저 다이오드를 고온으로 인한 손상으로부터 보호할 수 있다.
Claims (3)
- 정전류 발생 회로와, 상기 정전류 발생부로부터 생성된 정전류를 공급받아 온도 변화에 따른 전압을 출력하기 위하여 레이저 다이오드에 내장된 서미스터(thermistro)와, 상기 서미스터에 의해 생성된 전압과 비교하기 위한 기준 전압을 생성하기 위한 기준 전압 생성 회로와, 상기 온도 변화에 따른 전압과 상기 기준 전압의 전압차에 따른 전류를 출력하는 비교 회로와, 상기 전압차에 따른 전류에 따라 열전냉각 소자(TEC : Thermo-electric cooler)에 흐르는 전류의 방향과 전류의 양을 제어하기 위한 TEC 제어 수단을 포함하는 레이저 다이오드의 온도 조절 장치에 있어서,상기 서미스터에 의해 생성된 전압과 설정 가능한 기준 전압을 비교하여, 히스테리시스 특성을 갖는 비반전 구형파를 생성하는 구형파 생성 회로와,상기 구형파 생성 회로에 접속되어, 히스테리시스 특성을 보이며 동작하는 제 1 스위칭 수단과,상기 제 1 스위칭 수단에 접속되어, 제 1 스위칭 수단이 도통 시, 상기 TEC에 흐르는 전류의 방향과 전류의 양을 고정시키도록, 상기 TEC 제어 수단에 연결되는 제 2 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 온도 조절 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 구형파 생성 회로는 히스테리시스 폭 조정 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 온도 조절 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 스위칭 수단은 트랜지스터로 구성되고, 상기 제 2 스위칭 수단은 릴레이로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 온도 조절 장치.
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| KR2019980022261U KR200208887Y1 (ko) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 레이저 다이오드의 온도 조절 장치 |
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| KR2019980022261U KR200208887Y1 (ko) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 레이저 다이오드의 온도 조절 장치 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100399197B1 (ko) * | 2000-12-27 | 2003-09-26 | 국방과학연구소 | 써멀일렉트릭쿨러 제어 장치 및 그 방법 |
| KR100754391B1 (ko) * | 2005-12-24 | 2007-08-31 | 삼성전자주식회사 | 온도 제어 장치를 갖는 발광소자 |
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1998
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