半導體雷射器工作溫度測試校準夾具的製作方法

2023-04-30 20:05:41

半導體雷射器工作溫度測試校準夾具的製作方法
【專利摘要】一種半導體雷射器工作溫度測試校準夾具，包括：一導熱銅片；一雷射器管殼，固定在導熱銅片上的中間部位；一熱電製冷器，位於雷射器管殼的一側，並與雷射器管殼緊緊貼在一起，用於控制雷射器管殼的溫度；一標準熱敏電阻，位於熱電製冷器的一側，並與雷射器緊緊貼在一起。本發明可以實現對雷射器溫度的準確控制。
【專利說明】半導體雷射器工作溫度測試校準夾具

【技術領域】
[0001]本發明屬於光電子【技術領域】，特別涉及一種半導體雷射器工作溫度測試校準夾具。

【背景技術】
[0002]世界上第一個雷射器的成功演示距今已經50餘年了。在這50年裡，雷射科學技術取得了巨大的成就。80年代末摻鉺光纖放大器的發明和迅速商用使得光纖通信的格局發生巨大變革。光子以其極高的信息傳輸速率和容量，極快的信息處理速率，彌補了電子的不足，有力地促進了信息技術的發展。
[0003]半導體雷射器具有其它雷射器無法比擬的特性。半導體雷射器具有激勵方式安全，效率高，單色性好，相干性好，精度高等優點。這使其在光纖通信、雷射雷達和雷射光譜分析技術、醫學雷射診斷和治療等方面有廣泛的應用。但半導體雷射器對工作條件要求苛亥IJ，不適當的工作環境可能會導致半導體雷射器性能的下降甚至損害。所以半導體雷射器的正常工作有賴於良好的雷射器驅動技術。
[0004]在半導體雷射器內會封裝一個熱敏電阻，利用其阻值對溫度的敏感性可以反映半導體雷射器的工作溫度。常見的負溫度係數熱敏電阻其溫度係數有3950K和4050K的。由於熱敏電阻具有不同的溫度係數，隨著溫度變化的程度也會不同，對於已經商業化的雷射器驅動源，其反應的溫度只能針對於固定溫度係數的熱敏電阻。這樣，若雷射器封裝的熱敏電阻與驅動源設定的熱敏電阻不匹配，會使得驅動源設定的溫度與實際溫度有所偏差。對於半導體雷射器，溫度改變1°C會使得光頻漂移1Ghz左右，這是非常大的漂移。因此有必要針對不同溫度係數的熱敏電阻進行溫度測試校準。


【發明內容】

[0005]有鑑於此，本發明主要目的是提供一種半導體雷射器工作溫度測試校準夾具，以實現對雷射器溫度的準確控制。
[0006]為達到上述目的，本發明提供一種半導體雷射器工作溫度測試校準夾具，包括:
[0007]一導熱銅片；
[0008]一雷射器管殼，固定在導熱銅片上的中間部位；
[0009]一熱電製冷器，位於雷射器管殼的一側，並與雷射器管殼緊緊貼在一起，用於控制雷射器管殼的溫度；
[0010]一標準熱敏電阻，位於熱電製冷器的一側，並與雷射器緊緊貼在一起。
[0011]從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果:
[0012]1、本發明提供的半導體雷射器工作溫度測試校準夾具，可以校準由雷射器內部封裝不同熱敏電阻帶來的溫度誤差。
[0013]2、本發明提供的半導體雷射器工作溫度測試校準夾具，可以實現雷射器驅動源對雷射器溫度的精確控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了進一步說明本發明的內容，下面結合說明書附圖對本發明作詳細的闡述，其中:
[0015]圖1是半導體雷射器工作溫度測試校準夾具結構示意圖。
[0016]圖2是用於工作溫度測試校準的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，本發明提供一種半導體雷射器工作溫度測試校準夾具，包括:
[0018]一導熱銅片I ;
[0019]一雷射器管殼2，固定在導熱銅片I上的中間部位，所述雷射器管殼2內還包括一熱敏電阻21，用於溫度傳感，所述雷射器管殼2包括一 Rth引腳7和Rth引腳8，該Rth引腳7和Rth引腳8與待測雷射器內部的熱敏電阻21相連；
[0020]一熱電製冷器3，位於雷射器管殼2的一側，並與雷射器管殼2緊緊貼在一起，用於控制雷射器管殼2的溫度，該熱電製冷器3包括一 TEC+引腳5和TEC-引腳6，該TEC+引腳5和TEC-引腳6與外界雷射器驅動源連通；
[0021]一標準熱敏電阻4，位於熱電製冷器3的一側，並與雷射器2緊緊貼在一起，該標準熱敏電阻4的正負極為Rref引腳9和Rref引腳10，用於探測，用於探測管殼的實際溫度。
[0022]請參閱圖2所示，DC是紋波極小的參考電壓，電壓值為2.5V。雷射器內的熱敏電阻21與1K的電阻串聯接入DC兩端。其中圖1中的7Rth、與8Rth分別接在1K與熱敏電阻共同端和地端。與此同時，7Rth端接入單片機(MCU)的ADC模塊，由此可以檢測雷射器內熱敏電阻的電阻值。同時，此單片機(MCU)與外部液晶顯示器相連，可將雷射器的溫度顯示出來。
[0023]上述方案中，所述的雷射器管殼2固定於導熱銅片I之上，使得溫度可以迅速傳導。
[0024]本方案中，所述的熱電製冷器3與雷射器管殼2緊緊貼在一起，由此可以用熱電製冷器3控制雷射器的溫度。標準熱敏電阻4與半導體雷射器驅動源的設定熱敏電阻完全相同，與半導體雷射器內封裝的熱敏電阻不一定相同。TEC+5和TEC-6分別由熱電製冷器3的正端和負端引出，溫度校準時與雷射器驅動源的TEC+與TEC-相連，由此可以讓驅動源控制雷射器的溫度。Rth7與RthS由雷射器內的熱敏電阻21兩引腳引出，接入驅動源，其中Rth7與驅動源內單片機內置ADC相連，RthS與驅動源內部電路中地相連。由此探測熱敏電阻不同溫度下阻值。Rref9與RreflO由標準熱敏電阻4的兩端引出，與雷射器驅動源的Rth兩引腳相連，與熱電製冷器3配合，精確控制雷射器的溫度。通過雷射器驅動源內單片機設定不同的溫度，分別為25°C、30°C、20°C，並由ADC探測出此三處溫度下的熱敏電阻阻值，進而得到次熱敏電阻的溫度係數。由單片機自動進行溫度校準完畢。
[0025]圖1是依照本發明實施例的半導體雷射器工作溫度測試校準夾具的結構示意圖:該測試校準夾具包括導熱銅片I ;雷射器管殼2 ;熱電製冷器(TEC) 3 ;標準熱敏電阻4 ;TEC+5引腳；TEC-6引腳；Rth7引腳；Rth8引腳；Rref9引腳；Rref 10引腳，其中，雷射器管殼2固定於導熱銅片I之上，熱電製冷器(TEC) 3緊緊貼在雷射器管殼2上，並與導熱銅片緊貼，標準熱敏電阻4緊貼雷射器管殼2，TEC+5與TEC-6分別與熱電製冷器(TEC) 3的正負極連接，工作時與外界雷射器驅動源相連，Rth7、Rth8引腳與雷射器管殼2的兩熱敏電阻引腳相連，Rref 9、RreflO引腳與標準熱敏電阻4兩端相連。
[0026]在圖1中，導熱銅片1、熱電製冷器(TEC) 3、標準熱敏電阻4配合外界雷射器驅動源實現對溫度的控制。驅動源通過與夾具上的熱電製冷器(TEC) 3和標準熱敏電阻4相連，實現對溫度的感知與控制。導熱銅片I使得整個夾具內溫度處於同一的水平。
[0027]如圖2所示，Rth7與Rth8接雷射器內部熱敏電阻，同時接入雷射器驅動源內部電阻探測模塊。Rth7被接入單片機內部ADC模塊，RthS與單片機共地。通過ADC模塊可以得到熱敏電阻的電阻值。
[0028]通過雷射器驅動源內部單片機編程，我們首先控制雷射器工作在25°C，持續時間五分鐘使溫度穩定，此時ADC工作，得到雷射器內的熱敏電阻21的阻值。按照同樣的方式，使得雷射器分別再工作在20°C和30°C，並得到其電阻值。至此通過經驗公式計算，可得到雷射器內熱敏電阻21的溫度係數。通過編程，改變雷射器驅動源的顯示溫度。實現溫度校準。
[0029]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種半導體雷射器工作溫度測試校準夾具，包括: 一導熱銅片； 一雷射器管殼，固定在導熱銅片上的中間部位； 一熱電製冷器，位於雷射器管殼的一側，並與雷射器管殼緊緊貼在一起，用於控制雷射器管殼的溫度； 一標準熱敏電阻，位於熱電製冷器的一側，並與雷射器緊緊貼在一起。
2.根據權利要求1所述的半導體雷射器工作溫度測試校準夾具，其中雷射器管殼內還包括一熱敏電阻，用於溫度傳感。
3.根據權利要求1所述的半導體雷射器工作溫度測試校準夾具，其中熱電製冷器包括一 TEC+引腳和TEC-引腳，該TEC+引腳和TEC-引腳與外界雷射器驅動源連通。
4.根據權利要求1所述的半導體雷射器工作溫度測試校準夾具，其中雷射器管殼包括一 Rth引腳和Rth引腳，該Rth引腳和Rth引腳與待測雷射器內部的熱敏電阻相連。
5.根據權利要求1所述的半導體雷射器工作溫度測試校準夾具，其中標準熱敏電阻的正負極為Rref引腳和Rref引腳，用於探測，用於探測管殼的實際溫度。
【文檔編號】G01K15/00GK104458058SQ201410503473
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】王琪, 陳偉, 王孫龍, 王瑋鈺, 劉建國, 祝寧華 申請人:中國科學院半導體研究所