引　言
    近年來,隨著光電技術的迅猛發展,激光器已廣泛應用於(yu) 醫療、國防、測量等各個(ge) 領域。而環境溫度變化會(hui) 直接影響激光器的波長。把關(guan) 鍵元件(如高性能晶振、SAW 濾波器、光放大器、激光二極管) 的本機溫度限製在窄範圍內(nei) ,可以提高電子係統的精度。一般需要將溫度控製在0. 1 ℃內(nei) ,激光器的工作精度才能很好地保持在0. 1nm 內(nei) 。文中的設計方案能為(wei) 大功率半導體(ti) 激光器提供有效支持,最大電流可達2. 5A。
    1 　半導體(ti) 激光控製器的設計
    激光控製器由受控恒流源,溫度監視及控製電路,主控製器及顯示器構成。整體(ti) 結構原理見圖1。

    1. 1 　受控恒流源：
    為(wei) 了使激光器輸出穩定的激光,對流過激光器的電流要求非常嚴(yan) 格,供電電路必須是低噪聲的穩定的恒流源。恒流源可以從(cong) 0A～2. 5A 之間連續可調,以適應不同規格的半導體(ti) 激光器。該恒流源是以大功率的MOS 管為(wei) 核心,激光器作為(wei) 負載與(yu) 之串聯,通過控製MOS 管的柵極,來實現對激光器電流的控製。但MOS 管是非線性器件,難以直接控製,因此必須將其轉化為(wei) 線性控製。
    如圖2 所示,在MOS 管串聯一個(ge) 0. 1Ω 的電阻,用於(yu) 采樣反饋,MOS 管的電流變化範圍是0A～2.

    5A ,輸入控製信號的電壓範圍是0V～5V ,將采樣電阻的電壓放大20 倍正好與(yu) 輸入電壓匹配。這樣控製電壓0V～5V 與(yu) 電流0A～2. 5A 之間建立起線性的對應關(guan) 係。但由於(yu) 整個(ge) 反饋是開環係統,十分容易產(chan) 生自激,因此在采樣電阻連一個(ge) 1μF 的電容,破壞自激產(chan) 生條件、消除自激,並且應采用穩定的電源以減小電壓波動。
    1. 2 　溫度檢測及控製電路
    由於(yu) 溫度對激光的品質有很大影響,在電流恒定的情況下,溫度每升高1 ℃,激光波長將增加大約0. 1nm ,而且溫度過高將導致激光器老化甚至損壞。
    並且激光器是一個(ge) 電靈敏度高、成本昂貴的器件,因此控製器必須提供監控、限製和過載保護的能力 。
    包括:自啟動和過流保護、熱電製冷器(thermoelectriccooler ,TEC) 電壓、電流和溫度的感測。異常工作電路停機以避免激光器元件損壞。值得注意的是:環境溫度的變化對激光器的影響,要求控製器具備製冷和製熱的能力。通常為(wei) 使元件溫度保持穩定是將把元件封閉在固定溫度的恒溫槽內(nei) 。為(wei) 了提供某種調整容限,其所選溫度應高於(yu) 所有條件下的環境溫度。這種方法曾被廣泛采用,特別是用在超穩時鍾的設計中(如恒溫槽控製的晶振) 。但高溫應用此方法有如下缺點 : 性能(如噪聲因數,速度和壽命)有所降低;環境溫度處於(yu) 中間範圍時調整器消耗加熱的功率,在環境溫度處於(yu) 低端時需要兩(liang) 倍大的功率;達到穩定溫度所需的時間可能相當長。
    目前采用半導體(ti) TEC 來實現,因為(wei) 它可選擇調整溫度值處在工作溫度範圍的中間。TEC 可做為(wei) 熱泵或做為(wei) 熱源,這取決(jue) 於(yu) 電流方向。某些係統(如冰箱和大功率處理器冷卻) 隻用TEC 的冷卻特性。另一些應用(如晶振和SAW 濾波器) 利用熱流的兩(liang) 個(ge) 模式。並且該控製器是真正雙向的,使溫度從(cong) 冷端到熱端之間沒有死區。TEC 的驅動電路通常采用“H”橋式,由兩(liang) 個(ge) 互補的達林頓管或MOS 管構成。
    對H 橋的驅動宜采用開關(guan) 式驅動方式,開關(guan) 式驅動方式功耗小、效率高。對於(yu) 開關(guan) 式驅動方式可以使用LTC1923 等專(zhuan) 用芯片驅動。其原理如圖3 所示。