專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有熱電制冷器激光器的溫度控制的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光器的溫度控制方法和裝置，特別涉及帶有熱電制冷器的激光器溫
度控制的方法和裝置。
背景技術(shù)：
作為光傳輸系統(tǒng)中關(guān)鍵部件的光模塊在很大程度上決定光傳輸系統(tǒng)的性能。光模塊將電信號(hào)經(jīng)過(guò)電光轉(zhuǎn)換后把光信號(hào)輸出到光纖，同時(shí)接收遠(yuǎn)端傳輸過(guò)來(lái)的光信號(hào)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)發(fā)送和接收。在光傳輸系統(tǒng)中，對(duì)電光轉(zhuǎn)換激光器有發(fā)光功率穩(wěn)定性的要求。在DWDM系統(tǒng)中，激光器的工作波長(zhǎng)還要要滿(mǎn)足ITU-T G.692規(guī)定的適用于G. 652/G. 655光纖的最小通道間隔為50GHZ或100GHz的特定波長(zhǎng)要求，而發(fā)光功率和發(fā)光波長(zhǎng)都和激光器的管芯溫度有關(guān)。為此各個(gè)激光器廠(chǎng)家都在其激光器中集成了熱電制冷器(TEC)。通過(guò)控制流過(guò)TEC的電流大小和方向就能控制激光器的管芯溫度，從而穩(wěn)定激光器的發(fā)光功率和波長(zhǎng)。目前普遍采用的方案是在激光器組件內(nèi)集成TEC和熱敏電阻，通過(guò)檢測(cè)熱敏電阻的阻值來(lái)檢測(cè)激光器的管芯溫度，采用負(fù)反饋的方法來(lái)控制流過(guò)TEC電流的大小和方向，穩(wěn)定激光器的管芯溫度。但是這種方案存在兩個(gè)問(wèn)題l.由于熱敏電阻和激光器管芯之間有熱阻，所以熱敏電阻的阻值不能完全精確的反應(yīng)激光器的管芯溫度，這樣給控制帶來(lái)誤差。特別是環(huán)境溫度變化的時(shí)候，這種誤差尤其明顯。2.當(dāng)環(huán)境溫度比較高時(shí)，為了使激光器的管芯溫度穩(wěn)定在較低的固定值就需要很大的TEC工作電流，產(chǎn)生很大的熱量。如果激光器組件的散熱處理不當(dāng)，這些熱量不能及時(shí)散發(fā)就會(huì)使管芯溫度進(jìn)一步升高。這樣就形成了正反饋，導(dǎo)致激光器熱損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶有熱電制冷器的激光器溫度控制的裝置，用于補(bǔ)償由于熱敏電阻和激光器管芯之間的熱阻造成的控制精度的誤差。 此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種帶有熱電制冷器的激光器溫度控制的方法。
根據(jù)本發(fā)明第一方面，帶有熱電制冷器的激光器的溫度控制裝置包括
熱敏電阻，用于檢測(cè)激光器組件殼體內(nèi)的激光器的管芯溫度，并輸出管芯溫度檢測(cè)信號(hào)； 熱電制冷器TEC，用于控制激光器的管芯溫度； 溫度傳感器，用于檢測(cè)激光器組件殼體的殼體溫度，并輸出殼體溫度檢測(cè)信號(hào)；以及 TEC控制部分，用于利用所述溫度傳感器輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)修正激光器管芯溫度設(shè)定值，將所述熱敏電阻輸出的管芯溫度檢測(cè)信號(hào)的值與經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果控制流過(guò)TEC的電流大小和方向。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述TEC控制部分包括 溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路，用于將 述溫度傳感器輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)的值與所述激光器管芯溫度設(shè)定值進(jìn)行比較處理后，得到并輸出作為經(jīng)修正的激光器管芯溫度 設(shè)定值的信號(hào)； 誤差檢測(cè)電路，用于將所述熱敏電阻輸出的管芯溫度檢測(cè)信號(hào)的值與所述經(jīng)修正 的激光器管芯溫度設(shè)定值進(jìn)行比較處理后，得到并輸出誤差檢測(cè)信號(hào)； 溫度控制器，用于通過(guò)計(jì)算所述誤差檢測(cè)信號(hào)，得到并輸出控制TEC的控制信號(hào)； 熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路，用于在所述控制信號(hào)的控制下，輸出流過(guò)所述熱電制冷器
TEC的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)是根據(jù)所述控制信號(hào)改變大小和方向的電流。 其中所述熱電制冷器控制裝置還包括用于檢測(cè)殼體溫度最大允許值的過(guò)門(mén)限檢
測(cè)電路，當(dāng)檢測(cè)到來(lái)自所述溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路的信號(hào)所代表的殼體溫度大于殼體溫
度最大允許值時(shí)，向TEC驅(qū)動(dòng)電路輸出用于關(guān)斷TEC回路的使能信號(hào)。 其中所述溫度傳感器是貼在激光器組件殼體上的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。 其中所述溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路為比較電路，其正向端接收溫度傳感器輸出的
殼體溫度檢測(cè)信號(hào)，其反向端接收作為激光器管芯溫度設(shè)定值的信號(hào)。 其中所述誤差檢測(cè)電路為比較電路，其正向端接收來(lái)自溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路 的經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值的信號(hào)，其反向端接收所述熱敏電阻輸出的管芯溫度檢 測(cè)信號(hào)。 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述TEC控制部分包括 分別對(duì)溫度傳感器輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)和熱敏電阻輸出管芯溫度檢測(cè)信號(hào) 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較處理，以分別輸出控制TEC的控制信號(hào)和 關(guān)斷TEC回路的使能信號(hào)的處理器； 對(duì)處理器輸出的數(shù)字控制信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，以輸出模擬控制信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換 器；以及 根據(jù)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬控制信號(hào)以及處理器輸出的使能信號(hào)，執(zhí)行TEC 電流大小和方向控制及TEC關(guān)斷控制的TEC驅(qū)動(dòng)電路。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明的帶有熱電制冷器的激光器的溫度控制方法，包 括 利用熱敏電阻檢測(cè)激光器組件殼體內(nèi)的激光器的管芯溫度，得到并輸出管芯溫度 檢測(cè)信號(hào)； 利用溫度傳感器檢測(cè)激光器組件殼體的殼體溫度，得到并輸出殼體溫度檢測(cè)信 號(hào)；以及 根據(jù)所述管芯溫度檢測(cè)信號(hào)和殼體溫度檢測(cè)信號(hào)，控制流過(guò)熱電制冷器TEC的電 流大小和方向，包括 利用所述溫度傳感器輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)修正所述激光器管芯溫度設(shè)定 值； 將所述熱敏電阻輸出的管芯溫度檢測(cè)信號(hào)的值與經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定 值進(jìn)行比較； 根據(jù)所述比較結(jié)果，控制流過(guò)熱電制冷器TEC的電流大小和方向，由此控制所述 激光器的管芯溫度。
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其中，通過(guò)將所述溫度傳感器輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)的值與激光器管芯溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，得到所述經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值。 本發(fā)明的方法還包括檢測(cè)殼體溫度最大允許值，以便當(dāng)殼體溫度大于所述殼體溫度最大允許值時(shí)，關(guān)斷熱電制冷器回路的步驟。 由于本發(fā)明利用溫度傳感器檢測(cè)的激光器組件殼體的殼體溫度來(lái)修正激光器管
芯溫度設(shè)定值，使得經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值與熱敏電阻檢測(cè)的激光器的管芯溫度
值的差值反應(yīng)了激光器實(shí)際管芯溫度和設(shè)定值的差，從而補(bǔ)償了熱敏電阻和激光器管芯之
間的熱阻造成的控制精度的誤差。 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是顯示本發(fā)明的激光器組件結(jié)構(gòu)和溫度傳感器位置關(guān)系的示意 圖2是本發(fā)明的TEC控制部分的第一實(shí)施例的原理框 圖3是第一實(shí)施例中的溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路的電原理圖； 圖4是第一實(shí)施例中的溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路、誤差檢測(cè)電路、溫度控制器、TEC驅(qū)動(dòng)電路及其相互關(guān)系的電原理圖； 圖5是第一實(shí)施例中的溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路、過(guò)門(mén)限檢測(cè)電路和TEC驅(qū)動(dòng)電路及其相互關(guān)系的電原理圖； 圖6是本發(fā)明的TEC控制部分的第二實(shí)施例的電原理 圖7是適用于本發(fā)明第二實(shí)施例的軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了本發(fā)明的帶有熱電制冷器的激光器組件結(jié)構(gòu)和溫度傳感器位置關(guān)系，如圖1所示，本發(fā)明的帶有熱電制冷器的激光器的溫度控制裝置包括 設(shè)置在激光器組件殼體l內(nèi)的熱敏電阻2，用于檢測(cè)激光器組件殼體1內(nèi)的激光器6的管芯溫度，輸出管芯溫度檢測(cè)信號(hào)； 設(shè)置在激光器組件殼體1內(nèi)的熱電制冷器TEC 3，用于控制激光器的管芯溫度，即通過(guò)改變流過(guò)TEC 3的電流的大小和方向，改變TEC 3的溫度，從而控制激光器的管芯溫度； 溫度傳感器4，用于檢測(cè)激光器組件殼體1的殼體溫度，并輸出殼體溫度檢測(cè)信號(hào)；以及 TEC控制部分(圖1中未顯示)，用于利用所述溫度傳感器4輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)修正激光器管芯溫度設(shè)定值，將所述熱敏電阻2輸出的管芯溫度檢測(cè)信號(hào)的值與經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果控制流過(guò)TEC3的電流大小和方向。
本發(fā)明的特點(diǎn)之一是，利用所述溫度傳感器4輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)修正激光器管芯溫度設(shè)定值，即用溫度傳感器4輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)修正預(yù)置的激光器管芯溫度設(shè)定值，從而補(bǔ)償了由于激光器組件封裝殼體的溫度變化帶來(lái)的激光器管芯溫度的影響。 圖2顯示了本發(fā)明的TEC控制部分的第一實(shí)施例，如圖2所示，T EC控制部分包
6括 溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路51，接受溫度傳感器4輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)，并將將該信號(hào)的值與電路51中的激光器管芯溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，得到并輸出作為經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值的信號(hào)； 誤差檢測(cè)電路52，接收熱敏電阻2輸出的管芯溫度檢測(cè)信號(hào)，并且將管芯溫度檢測(cè)信號(hào)的值與經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，得到并輸出誤差檢測(cè)信號(hào)；
溫度控制器53，用于通過(guò)計(jì)算所述誤差檢測(cè)信號(hào)，得到并輸出控制TEC的控制信
號(hào)； 熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路54，用于在所述控制信號(hào)的控制下，輸出流過(guò)所述熱電制冷器TEC3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)是根據(jù)所述控制信號(hào)改變大小和方向的電流。
熱電制冷器控制裝置還包括用于檢測(cè)殼體溫度最大允許值的過(guò)門(mén)限檢測(cè)電路55，當(dāng)檢測(cè)到來(lái)自所述溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路51的信號(hào)的值大于其門(mén)限設(shè)定值時(shí)，向TEC驅(qū)動(dòng)電路54輸出用于關(guān)斷TEC回路的使能信號(hào)。 溫度傳感器4是貼在激光器組件殼體1上的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，與安置溫度傳感器和激光器組件的封裝殼體緊密接觸，因而能夠精確檢測(cè)封裝殼體的溫度。負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨著溫度的升高而減小，本發(fā)明利用這個(gè)特性設(shè)計(jì)了如圖3所示的激光器組件殼體溫度檢測(cè)補(bǔ)償電路。為了檢測(cè)激光器組件殼體的溫度，在激光器組件殼體上精密貼放了一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻4，當(dāng)激光器組件殼體溫度升高時(shí)熱敏電阻4的阻值降低。 圖3顯示了溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路51的具體電路原理，如圖3所示，溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路51為一個(gè)比較電路A1，其正向端接收溫度傳感器4輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)，該檢測(cè)信號(hào)是經(jīng)電阻R2分壓后在溫度傳感器4上得到的其電壓值隨著溫度上升而降低的電壓信號(hào)，其反向端接收作為激光器管芯溫度設(shè)定值的信號(hào)，即固定電壓信號(hào)。因此，隨著殼體溫度的上升，溫度傳感器4上的電壓降低，從而導(dǎo)致比較電路A1的輸出電壓降低。
圖4顯示了誤差檢測(cè)電路52的結(jié)構(gòu)，誤差檢測(cè)電路52可以是一個(gè)比較電路A2，其正向端接收來(lái)自溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路51的經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值的信號(hào)(即比較器A1輸出的電壓信號(hào))，其反向端接收所述熱敏電阻2輸出的管芯溫度檢測(cè)信號(hào)，其中熱敏電阻2與固定電阻R2組成分壓電路，使得在熱敏電阻2上獲得反映管芯溫度的電壓信號(hào)，它與A1輸出的電壓信號(hào)之差反應(yīng)了激光器實(shí)際管芯溫度和設(shè)定值的差。
圖4還顯示了溫度控制器53和TEC驅(qū)動(dòng)電路54的電路原理，如圖4所示，溫度控制器54是一個(gè)執(zhí)行PID (P-比例，I-積分，D-微分)算法的運(yùn)算放大器A3 (即PID控制器)，TEC驅(qū)動(dòng)電路54是一個(gè)具有使能端的功率放大器。PID控制器通過(guò)PID控制算法得到TEC電流的控制量，此控制量作為功率放大器的輸入信號(hào)，通過(guò)功率放大器的驅(qū)動(dòng)能力驅(qū)動(dòng)TEC部件，實(shí)現(xiàn)帶有環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)募す馄鞴苄緶囟瓤刂啤?當(dāng)環(huán)境溫度比較高時(shí)，為了使激光器的管芯溫度穩(wěn)定在較低的固定值，需要很大的TEC工作電流，產(chǎn)生很大的熱量。如果激光器組件的散熱處理不當(dāng)，這些熱量不能及時(shí)散發(fā)就會(huì)使管芯溫度進(jìn)一步升高形成正反饋，為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，本發(fā)明設(shè)置了檢測(cè)殼體溫度最大允許值的過(guò)門(mén)限檢測(cè)電路55。 如圖5所示，檢測(cè)殼體溫度最大允許值的過(guò)門(mén)限檢測(cè)電路55由比較器A4構(gòu)成，其
7正向端接收比較器A1的輸出，其反向端接收殼體溫度最高門(mén)限設(shè)定值。 如上述所述，激光器組件殼體溫度升高時(shí)，運(yùn)算放大器A1的輸出減小。把運(yùn)算放
大器A1的輸出作為遲滯比較器的輸入，和預(yù)先設(shè)定的電壓值(即殼體溫度最高門(mén)限設(shè)定
值)比較，此預(yù)先設(shè)定的電壓值反應(yīng)了激光器組件殼體的上限溫度值。當(dāng)運(yùn)算放大器A1的
輸出小于預(yù)先設(shè)定的電壓值時(shí)(這表明殼體溫度大于最大允許值)，比較器A4輸出邏輯低
電平'0'。此比較器輸出的邏輯低電平輸入到高電平使能的功率放大器的使能控制端，實(shí)現(xiàn)
當(dāng)激光器組件殼體的溫度高于預(yù)先設(shè)定的門(mén)限時(shí)關(guān)閉功率放大器從而保護(hù)激光器組件。遲
滯比較器遲滯作用是防止，激光器組件殼體溫度在激光器組件殼體的上限溫度值附件時(shí)，
比較器的輸出震蕩。 圖6顯示了本發(fā)明TEC控制部分的第二實(shí)施例的原理圖，圖6所示的TEC控制部分包括 對(duì)溫度傳感器4輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)和熱敏電阻2輸出管芯溫度檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較處理，以分別輸出控制TEC的控制信號(hào)和關(guān)斷TEC回路的使能信號(hào)的處理器MCU ; 對(duì)處理器輸出的數(shù)字控制信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，以輸出模擬控制信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器；以及 根據(jù)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬控制信號(hào)以及處理器輸出的使能信號(hào)，執(zhí)行TEC電流大小和方向控制及TEC關(guān)斷控制的TEC驅(qū)動(dòng)電路。 圖6所示的裝置把取樣到的溫度值利用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器采樣后送入處理器MCU
中，在MCU中利用軟件算法實(shí)現(xiàn)PID控制和溫度過(guò)限保護(hù)保護(hù)，把得到的溫度控制量通過(guò)數(shù)
字模擬轉(zhuǎn)換器輸出到功率驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)溫度控制。如果軟件算法檢測(cè)到溫度越限，則MCU
的I/O管腳輸出控制信號(hào)，關(guān)斷TEC電路，保護(hù)激光器組件。 本發(fā)明的帶有熱電制冷器的激光器的溫度控制方法包括以下步驟 利用熱敏電阻2檢測(cè)激光器組件殼體1內(nèi)的激光器的管芯溫度，得到并輸出管芯
溫度檢測(cè)信號(hào)； 利用溫度傳感器4檢測(cè)激光器組件殼體1的殼體溫度，得到并輸出殼體溫度檢測(cè)信號(hào)；以及 根據(jù)所述管芯溫度檢測(cè)信號(hào)和殼體溫度檢測(cè)信號(hào)，控制流過(guò)熱電制冷器TEC 3的電流大小和方向，包括 利用所述溫度傳感器4輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)修正所述激光器管芯溫度設(shè)定值； 將所述熱敏電阻2輸出的管芯溫度檢測(cè)信號(hào)的值與經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值進(jìn)行比較； 根據(jù)所述比較結(jié)果，控制流過(guò)熱電制冷器TEC3的電流大小和方向，由此控制所述激光器的管芯溫度。 其中，通過(guò)將所述溫度傳感器4輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)的值與激光器管芯溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，得到所述經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值。 本發(fā)明的上述方法還包括檢測(cè)殼體溫度最大允許值，以便當(dāng)殼體溫度大于所述殼體溫度最大允許值時(shí)，關(guān)斷熱電制冷器回路的步驟。 圖7顯示了在圖6所示的實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述方法的軟件流程圖，首先初始 化處理器MCU、 D/A轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器和I/O端口 ；接著讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果；判斷殼體溫度 是否大于殼體溫度最大設(shè)定值，如果大于設(shè)定值，則關(guān)斷功率放大器；如果不大于設(shè)定值， 則執(zhí)行PID算法，然后輸出計(jì)算結(jié)果到D/A轉(zhuǎn)換器，以控制功率放大器(即熱電制冷器驅(qū)動(dòng)
電路)執(zhí)行操作。 本發(fā)明的帶有熱電制冷器的激光器溫度控制方法和裝置能帶來(lái)以下有益效果 1.能夠補(bǔ)償由于熱敏電阻和激光器管芯之間的熱阻造成的控制精度的誤差，并且
能夠補(bǔ)償由于激光器組件封裝殼體的溫度變化帶來(lái)的對(duì)激光器管芯溫度的影響。 2.能夠檢測(cè)激光器組件封裝殼體的穩(wěn)度，當(dāng)其超過(guò)一定的高溫門(mén)限是關(guān)閉TEC控
制回路和激光器，從而防止激光器組件熱損壞。 盡管上文對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員 可以根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行各種修改。因此凡按照本發(fā)明原理所作的修改，都應(yīng)當(dāng)理解為 落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種帶有熱電制冷器的激光器的溫度控制裝置，其特征在于包括熱敏電阻(2)，用于檢測(cè)激光器組件殼體(1)內(nèi)的激光器的管芯溫度，并輸出管芯溫度檢測(cè)信號(hào)；熱電制冷器TEC(3)，用于控制激光器的管芯溫度；溫度傳感器(4)，用于檢測(cè)激光器組件殼體(1)的殼體溫度，并輸出殼體溫度檢測(cè)信號(hào)；以及TEC控制部分，用于利用所述溫度傳感器(4)輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)修正激光器管芯溫度設(shè)定值，將所述熱敏電阻(2)輸出的管芯溫度檢測(cè)信號(hào)的值與經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果控制流過(guò)TEC(3)的電流大小和方向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于所述TEC控制部分包括溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路(51)，用于將所述溫度傳感器(4)輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)的值與激光器管芯溫度設(shè)定值進(jìn)行比較處理后，得到并輸出作為經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值的信號(hào)；誤差檢測(cè)電路(52)，用于將所述熱敏電阻(2)輸出的管芯溫度檢測(cè)信號(hào)的值與所述經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值進(jìn)行比較處理后，得到并輸出誤差檢測(cè)信號(hào)；溫度控制器(53)，用于通過(guò)計(jì)算所述誤差檢測(cè)信號(hào)，得到并輸出控制TEC的控制信號(hào)；熱電制冷器驅(qū)動(dòng)電路(54)，用于在所述控制信號(hào)的控制下，輸出流過(guò)所述熱電制冷器TEC(3)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)是根據(jù)所述控制信號(hào)改變大小和方向的電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述TEC控制部分還包括用于檢測(cè)殼體溫度最大允許值的過(guò)門(mén)限檢測(cè)電路(55)，當(dāng)檢測(cè)到來(lái)自所述溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路(51)的信號(hào)所代表的殼體溫度大于所述殼體溫度最大允許值時(shí)，向TEC驅(qū)動(dòng)電路(54)輸出用于關(guān)斷TEC回路的使能信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述溫度傳感器(4)是貼在激光器組件殼體(1)上的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路(51)為比較電路，其正向端接收溫度傳感器(4)輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)，其反向端接收作為激光器管芯溫度設(shè)定值的信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述誤差檢測(cè)電路(52)為比較電路，其正向端接收來(lái)自溫度采集和信號(hào)調(diào)理電路(51)的作為經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值的信號(hào)，其反向端接收所述熱敏電阻(2)輸出的管芯溫度檢測(cè)信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述TEC控制部分包括分別對(duì)溫度傳感器(4)輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)和熱敏電阻輸出管芯溫度檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較處理，以分別輸出控制TEC的控制信號(hào)和關(guān)斷TEC回路的使能信號(hào)的處理器；對(duì)處理器輸出的數(shù)字控制信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，以輸出模擬控制信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器；以及根據(jù)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬控制信號(hào)以及處理器輸出的使能信號(hào)，執(zhí)行TEC電流大小和方向控制及TEC關(guān)斷控制的TEC驅(qū)動(dòng)電路。
8. —種帶有熱電制冷器的激光器的溫度控制方法，其特征在于包括以下步驟 利用熱敏電阻(2)檢測(cè)激光器組件殼體(1)內(nèi)的激光器的管芯溫度，得到并輸出管芯溫度檢測(cè)信號(hào)；利用溫度傳感器(4)檢測(cè)激光器組件殼體(1)的殼體溫度，得到并輸出殼體溫度檢測(cè) 信號(hào)；以及根據(jù)所述管芯溫度檢測(cè)信號(hào)和殼體溫度檢測(cè)信號(hào)，控制流過(guò)熱電制冷器TEC(3)的電 流大小和方向，包括利用所述溫度傳感器(4)輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)修正所述激光器管芯溫度設(shè)定值； 將所述熱敏電阻(2)輸出的管芯溫度檢測(cè)信號(hào)的值與經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定 值進(jìn)行比較；根據(jù)所述比較結(jié)果，控制流過(guò)熱電制冷器TEC(3)的電流大小和方向，由此控制所述激 光器的管芯溫度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于通過(guò)將所述溫度傳感器(4)輸出的殼體溫 度檢測(cè)信號(hào)的值與激光器管芯溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，得到所述經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè) 定值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于還包括檢測(cè)殼體溫度最大允許值，用 于當(dāng)殼體溫度大于所述殼體溫度最大允許值時(shí)，關(guān)斷熱電制冷器回路的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了帶有熱電制冷器的激光器的溫度控制的方法和裝置。本發(fā)明的裝置包括熱敏電阻，檢測(cè)激光器組件殼體內(nèi)的激光器的管芯溫度，并輸出管芯溫度檢測(cè)信號(hào)；熱電制冷器TEC，控制激光器的管芯溫度；溫度傳感器，檢測(cè)激光器組件殼體的殼體溫度，并輸出殼體溫度檢測(cè)信號(hào)；以及TEC控制部分，利用溫度傳感器輸出的殼體溫度檢測(cè)信號(hào)修正激光器管芯溫度設(shè)定值，將熱敏電阻輸出的管芯溫度檢測(cè)信號(hào)的值與經(jīng)修正的激光器管芯溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果控制流過(guò)TEC的電流大小和方向。本發(fā)明利用溫度傳感器檢測(cè)的激光器組件殼體的殼體溫度來(lái)修正激光器管芯溫度設(shè)定值，因而可以補(bǔ)償熱敏電阻和激光器管芯之間的熱阻造成的控制精度的誤差。
文檔編號(hào)H01S5/02GK101776929SQ20101000120
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月4日
發(fā)明者曹建光 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司