專利名稱：一種對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖傳輸系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法及采用該方法的激光器。
背景技術(shù)：
大功率半導(dǎo)體激光器(LD)在光纖傳感系統(tǒng)中起著重要的作用。LD的輸出波長、電流閾值、最大輸出功率和最小功率波動都直接受到工作溫度的影響，所以工作溫度對于LD管芯十分重要，必須給LD提供恒定而且能夠精密調(diào)整的工作溫度。半導(dǎo)體制冷器(TEC)是大功率LD溫度控制系統(tǒng)中的核心器件，其根據(jù)內(nèi) 置于管芯中的熱敏電阻的阻值變化對LD進(jìn)行加熱或制冷，保證LD工作于恒溫狀態(tài)。半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法包括脈寬驅(qū)動技術(shù)和線性驅(qū)動技術(shù)。脈寬驅(qū)動技術(shù)效率高，熱功耗低。同時此種方法設(shè)計彈性較好，控制參數(shù)可以根據(jù)對象的變化實(shí)時改變控制器參數(shù)，魯棒性比較好。但是脈寬驅(qū)動技術(shù)的電子器件產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾。傳導(dǎo)性和輻射性電磁干擾戶干擾其它電子系統(tǒng)和或電子設(shè)備正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致誤動作。線性驅(qū)動技術(shù)效率低，功耗大，但是其沒有紋波電壓，電磁干擾小，控制系統(tǒng)相對簡單，具備一定的魯棒性，對于系統(tǒng)參數(shù)的漂移敏感性不是很強(qiáng)。在實(shí)際工程中，通常采用以上一種方法作為驅(qū)動半導(dǎo)體制冷器的方法。盡管每種方法都有其特有的優(yōu)點(diǎn)，但是都無法避免其具有的缺點(diǎn)。目前市場上比較先進(jìn)的方法是采用脈寬驅(qū)動與反饋相結(jié)合的技術(shù)，這樣不僅驅(qū)動效率較高，在一定程度上也解決得控制精確度的問題，然而在高精度的應(yīng)用場所還是無法解決其漂移度過大的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法，能夠快速的驅(qū)動半導(dǎo)體制冷器達(dá)到指定溫度而且精確度高，魯棒性好，同時制造成本和復(fù)雜程度都較低，并且有效的提高了半導(dǎo)體制冷器在各種領(lǐng)域的應(yīng)用性。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法，包括以下步驟步驟A :測量激光管芯的溫度，并判斷激光管芯的溫度是否達(dá)到指定溫度，若未達(dá)到指定溫度計算實(shí)際溫度與指定溫度之間的差值；步驟B :采用線性驅(qū)動和脈寬驅(qū)動相交替的方式控制半導(dǎo)體制冷器制熱或制冷，從而使溫度以粗調(diào)和細(xì)調(diào)的方式交替的進(jìn)行變化；步驟C :當(dāng)激光管芯的溫度達(dá)到指定溫度后，半導(dǎo)體制冷器停止工作，但保持對激光管的溫度檢測，若激光管的溫度和指定溫度不同后，重復(fù)步驟A、B和C。作為上述對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法的一種優(yōu)選方案，在步驟A中，采用測量熱敏電阻組成的方法測定激光管芯的溫度。作為上述對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法的一種優(yōu)選方案，在步驟B中溫度粗調(diào)的方式為線性驅(qū)動。
作為上述對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法的一種優(yōu)選方案，在步驟B中溫度細(xì)調(diào)的方式為脈寬驅(qū)動。作為上述對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法的一種優(yōu)選方案，在步驟B中根據(jù)熱敏電阻的阻值替換驅(qū)動方式。作為上述對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法的一種優(yōu)選方案，將步驟A中計算出的實(shí)際溫度和指定溫度之間的差值分成幾個階段。作為上述對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法的一種優(yōu)選方案,在溫差的第一階段進(jìn)行線性驅(qū)動，第二階段進(jìn)行脈寬驅(qū)動，按此順序交替對半導(dǎo)體制冷器進(jìn)行控制。一種采用如以上所述的對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法的激光器，其特征在于，包括集成于一體的激光管芯、半導(dǎo)體制冷器和熱敏電阻，用于對半導(dǎo)體制冷器進(jìn)行控制的半導(dǎo)體制冷器控制器，以及用于數(shù)據(jù)分析和對整個裝置進(jìn)行控制的總控制器。作為上述激光器的一種優(yōu)選方案，所述半導(dǎo)體制冷器控制器包括脈寬調(diào)制和線性調(diào)制發(fā)生器。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明通過提供一種對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的方法，其通過采用脈寬驅(qū)動和線性驅(qū)動交替的方式對半導(dǎo)體制冷器進(jìn)行驅(qū)動，從而使溫度以粗調(diào)和細(xì)調(diào)的方式交替的進(jìn)行變化，其不僅可以快速的驅(qū)動半導(dǎo)體驅(qū)動器達(dá)到指定溫度，而且精度較高，魯棒性能好，同時制造成本和復(fù)雜程度較低，可有效的提高半導(dǎo)體制冷器在各領(lǐng)域的應(yīng)用性。



圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的對半導(dǎo)體制冷器的控制流程；圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
提供的對半導(dǎo)體制冷器的控制模式；其中1:激光器；2 :激光管芯；3 :半導(dǎo)體制冷器；4 :熱敏電阻；5 :半導(dǎo)體制冷器控制器；6 :總控制器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。一種快速精確的對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法，其包括以下步驟步驟A :測量激光管芯的溫度，并判斷激光管芯的溫度是否達(dá)到指定溫度，若未達(dá)到指定溫度計算實(shí)際溫度與指定溫度之間的差值；根據(jù)熱敏電阻可根據(jù)外界的溫度變化而線性發(fā)生變化的原理，在此步驟中根據(jù)熱敏電阻的阻值測量激光管芯溫度。步驟B :采用線性驅(qū)動和脈寬驅(qū)動相交替的方式控制半導(dǎo)體制冷器制熱或制冷，從而使溫度以粗調(diào)和細(xì)調(diào)的方式交替的進(jìn)行變化；在此步驟中對溫度粗調(diào)的方式為對半導(dǎo)體制冷器進(jìn)行線性驅(qū)動，細(xì)調(diào)的方式為對半導(dǎo)體制冷器進(jìn)行脈寬驅(qū)動；同時將步驟A中所測得的溫度差分成幾個階段，并且在溫差的第一階段進(jìn)行線性驅(qū)動，第二階段進(jìn)行脈寬驅(qū)動，并按此順序交替對半導(dǎo)體制冷器進(jìn)行控制。步驟C :當(dāng)激光管芯的溫度達(dá)到指定溫度后，半導(dǎo)體制冷器停止工作，但保持對激光管的溫度檢測，若激光管的溫度和指定溫度不同后，重復(fù)步驟A、B和C。如圖1所示，本申請還提出了一種采用上述對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法的激光器1，其包括激光管芯2、半導(dǎo)體制冷器3和熱敏電阻4，其中半導(dǎo)體制冷器3用于為激光管芯加熱或制冷，熱敏電阻4用于測量激光管芯的溫度，為了便于對激光管芯進(jìn)行加熱或制冷，和對激光管芯2的溫度測量更加準(zhǔn)確，激光管芯2、半導(dǎo)體制冷器3和熱敏電阻4集成為一體；激光器I還包括用于對半導(dǎo)體制冷器3進(jìn)行控制的半導(dǎo)體制冷器控制器5，以及用于接收數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以及對半導(dǎo)體制冷器控制器發(fā)出控制指令的總控制器6。為了增強(qiáng)激光器的緊湊性以及減少制造成本，脈寬調(diào)制和線性調(diào)制發(fā)生器集成在半導(dǎo)體制冷器控制器內(nèi)。以下為結(jié)合圖2和圖3以及具體的數(shù)據(jù)對本申請所提及的對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法進(jìn)行說明。首先，在驅(qū)動初期計算實(shí)際溫度與指定溫度是否相同，如果不同計算出實(shí)際溫度與指定溫度的差值為T并將此溫度分成幾個階段，在此實(shí)施方式中，將溫差等分為8段，同時在整個對半導(dǎo)體制冷器控制過程均需要對熱敏電阻的阻值進(jìn)行測量，并根據(jù)其阻值的變化確定處于溫差的那個階段；對半導(dǎo)體制冷器加載恒定電流，進(jìn)行線性驅(qū)動直到激光管芯溫度變化達(dá)到總變化幅度的八分之一時，對半導(dǎo)體制冷器加載脈沖，進(jìn)行脈寬驅(qū)動.然后在激光管芯溫度變化達(dá)到總變化幅度的四分之一時，對半導(dǎo)體制冷器加載恒定電流，進(jìn)行線性驅(qū)動.最后在激光管芯溫度變化達(dá)到總變化幅度的八分之三時，對半導(dǎo)體制冷器加載脈沖，進(jìn)行脈寬驅(qū)動，從而達(dá)到總變化幅度的二分之一。以此類推，直至達(dá)到指定的溫度。整個過程可以描述為粗調(diào)-細(xì)調(diào)-粗調(diào)-細(xì)調(diào)-粗調(diào)-細(xì)調(diào)-粗調(diào)-細(xì)調(diào)。線性驅(qū)動相當(dāng)于粗調(diào)，使激光管芯的溫度快速變化。脈寬驅(qū)動相當(dāng)于細(xì)調(diào)，使激光管芯的溫度精確的變化，并對粗調(diào)后的溫度變化進(jìn)行緩沖。
`
以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉專绢I(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實(shí)施方式
，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種對激光管半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟A :測量激光管芯的溫度，并判斷激光管芯的溫度是否達(dá)到指定溫度，若未達(dá)到指定溫度計算實(shí)際溫度與指定溫度之間的差值； 步驟B :采用線性驅(qū)動和脈寬驅(qū)動相交替的方式控制半導(dǎo)體制冷器制熱或制冷，從而使溫度以粗調(diào)和細(xì)調(diào)的方式交替的進(jìn)行變化； 步驟C :當(dāng)激光管芯的溫度達(dá)到指定溫度后，半導(dǎo)體制冷器停止工作，但保持對激光管的溫度檢測，若激光管的溫度和指定溫度不同后，重復(fù)步驟A、B和C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法，其特征在于，在步驟A中，采用測量熱敏電阻阻值的方法測定激光管芯的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法，其特征在與，在步驟B中溫度粗調(diào)的方式為線性驅(qū)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法，其特征在與，在步驟B中溫度細(xì)調(diào)的方式為脈寬驅(qū)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法，其特征在與，在步驟B中根據(jù)熱敏電阻的阻值替換驅(qū)動方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法，其特征在與，將步驟A中計算出的實(shí)際溫度和指定溫度之間的差值分成幾個階段。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法，其特征在與，在溫差的第一階段進(jìn)行線性驅(qū)動，第二階段進(jìn)行脈寬驅(qū)動，按此順序交替對半導(dǎo)體制冷器進(jìn)行控制。
8.一種采用如權(quán)利要求1所述的對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法的激光器，其特征在于，包括集成于一體的激光管芯、半導(dǎo)體制冷器和熱敏電阻，用于對半導(dǎo)體制冷器進(jìn)行控制的半導(dǎo)體制冷器控制器，以及用于數(shù)據(jù)分析的總控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在與，所述半導(dǎo)體制冷器控制器包括脈寬調(diào)制和線性調(diào)制發(fā)生器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對激光管芯半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動方法，其特征在于，包括以下步驟步驟A測量激光管芯的溫度，并判斷激光管芯的溫度是否達(dá)到指定溫度，若未達(dá)到指定溫度計算實(shí)際溫度與指定溫度之間的差值；步驟B采用線性驅(qū)動和脈寬驅(qū)動相交替的方式控制半導(dǎo)體制冷器制熱或制冷，從而使溫度以粗調(diào)和細(xì)調(diào)的方式交替的進(jìn)行變化；步驟C當(dāng)激光管芯的溫度達(dá)到指定溫度后，半導(dǎo)體制冷器停止工作，但保持對激光管的溫度檢測，若激光管的溫度和指定溫度不同后，重復(fù)步驟A、B和C；此方法不僅可以快速的驅(qū)動半導(dǎo)體驅(qū)動器達(dá)到指定溫度，而且精度較高，魯棒性能好，同時制造成本和復(fù)雜程度較低，可有效的提高半導(dǎo)體制冷器在各領(lǐng)域的應(yīng)用性。
文檔編號F25B21/04GK103050884SQ20121058671
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者趙海南, 高然, 田建偉 申請人:北京航天易聯(lián)科技發(fā)展有限公司