本發(fā)明涉及溫度自動控制，特別涉及一種窄線寬激光器溫度控制電路及其控制方法。

背景技術：

1、窄線寬激光器（narrow?linewidth?laser）是一種特殊設計的激光器，具有非常狹窄的光譜線寬，線寬約等于1khz?over?100ms。它在許多應用領域中發(fā)揮著重要作用，包括光通信、光纖傳感、光譜分析等。窄線激光器的高質(zhì)量光輸出和穩(wěn)定性使其成為實現(xiàn)精密測量和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P鍵組件，光譜線寬是衡量窄線寬激光器性能的重要指標。較小的光譜線寬意味著激光器產(chǎn)生的光信號在頻域上更為集中，具有更高的光純度和穩(wěn)定性。為了使光譜線寬有更加的穩(wěn)定的溫度，需要通過硬件電路和軟件控制讓窄線寬激光器工作在一個穩(wěn)定的工作環(huán)境，不受到外接環(huán)境溫度的影響。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于避免激光器的工作溫度受到環(huán)境溫度的影響，提供一種窄線寬激光器溫度控制電路及其控制方法。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術方案：

3、一種窄線寬激光器溫度控制電路，包括微控制單元、熱敏電阻、tec負載、參考電壓輸出單元、第一運算單元、第二運算單元、第三運算單元；

4、熱敏電阻分別連接微控制單元、第一運算單元的第一輸入端；

5、參考電壓輸出單元分別連接第一運算單元的第一輸入端、第二運算單元的第一輸入端、第三運算單元的第一輸入端；

6、微控制單元分別連接至第一運算單元的第二輸入端、第二運算單元的使能端、第三運算單元的使能端；

7、第一運算單元的輸出端連接至第二運算單元的第二輸入端，第二運算單元的輸出端分別連接第三運算單元的第二輸入端、tec負載的正極，第三運算單元的輸出端連接tec負載的負極。

8、一種窄線寬激光器溫度控制電路的控制方法，包括以下步驟：

9、步驟1，在初始階段，tec負載關閉，熱敏電阻分別向微控制單元、第一運算單元的第一輸入端反饋tec負載的當前環(huán)境溫度，微控制單元將tec負載的當前環(huán)境溫度作為調(diào)整值賦值給第一運算單元的第二輸入端；

10、步驟2，在自控制階段，tec負載開啟，熱敏電阻分別向微控制單元、第一運算單元的第一輸入端反饋tec負載的當前環(huán)境溫度，微控制單元通過步進增加或延遲的方式向第一運算單元的第二輸入端輸出調(diào)整值，使得第一運算單元輸出電壓至第二運算單元的第二輸入端，第二運算單元輸出電壓vtec+至tec負載的正極，同時第二運算單元輸出電壓至第三運算單元的第二輸入端，第三運算單元輸出電壓vtec-至tec負載的負極，使得tec負載產(chǎn)生電流變化，從而為tec負載加熱或制冷，避免tec負載的溫度受到環(huán)境溫度的影響。

11、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明改善了流過tec負載的紋波噪聲，避免tec負載的溫度受到環(huán)境溫度的影響，從而保證了激光器的工作環(huán)境溫度，輸出的線寬更加窄和穩(wěn)定。

技術特征：

1.窄線寬激光器溫度控制電路，其特征在于：包括微控制單元、熱敏電阻、tec負載、參考電壓輸出單元、第一運算單元、第二運算單元、第三運算單元；

2.根據(jù)權利要求1所述的窄線寬激光器溫度控制電路，其特征在于：所述第一運算單元包括第一運算放大器u1、電阻r1、電阻r9，電阻r10，電阻r1的一端接入?yún)⒖茧妷狠敵鰡卧敵龅膮⒖茧妷簐ref，電阻r1的另一端與第一運算放大器u1的第一輸入端連接，第一運算放大器u1的第一輸入端還接入熱敏電阻反饋的溫度電壓值rth_adc，同時熱敏電阻反饋的溫度電壓值rth_adc還傳輸至微控制單元；第一運算放大器u1的第二輸入端與微控制單元的tec_dac引腳連接；第一運算放大器u1的輸出端與電阻r9的一端連接，電阻r9的另一端分別與電阻r10的一端、微控制單元連接，電阻r10的另一端接地；第一運算放大器u1的輸出端還連接至第二運算單元。

3.根據(jù)權利要求2所述的窄線寬激光器溫度控制電路，其特征在于：所述第二運算單元包括第二運算放大器u2、電阻r11、電阻r13、電阻r14、電阻r21、電容c6，電阻r11的一端連接第一運算放大器u1的輸出端，電阻r11的另一端連接第二運算放大器u2的第二輸入端，第二運算放大器u2的第一輸入端接入?yún)⒖茧妷簐ref；第二運算放大器u2的使能端與微控制單元的tec_en連接；第二運算放大器u2的輸出端連接至tec負載的正極，第二運算放大器u2的輸出端還分別與電容c6的一端、電阻r13的一端、電阻r14的一端連接，電容c6的另一端、電阻r14的另一端連接至第三運算單元，電阻r13的另一端與電阻r21的一端連接，電阻r21的另一端連接至第二運算放大器u2的第二輸入端。

4.根據(jù)權利要求3所述的窄線寬激光器溫度控制電路，其特征在于：所述第三運算單元包括第三運算放大器u3、電阻r15，第三運算放大器u3的第一輸入端接入?yún)⒖茧妷簐ref；第三運算放大器u3的使能端與微控制單元的tec_en連接；第三運算放大器u3的輸出端連接至tec負載的負極，第三運算放大器u3的輸出端還分別與電容c6的另一端、電阻r15的一端連接，電阻r14的另一端、電阻r15的另一端連接至第三運算放大器u3的第二輸入端。

5.根據(jù)權利要求4所述的窄線寬激光器溫度控制電路，其特征在于：第一運算放大器u1的輸出端電壓vout1為：

6.根據(jù)權利要求5所述的窄線寬激光器溫度控制電路，其特征在于：第一運算放大器u1輸出的電壓vout1通過電阻r11傳輸至第二運算放大器u2的第二輸入端，第二運算放大器u2輸出的電壓傳輸至tec負載的正極：

7.根據(jù)權利要求6所述的窄線寬激光器溫度控制電路，其特征在于：第二運算放大器u2輸出的電壓vtec+通過電阻r14傳輸至第三運算放大器u3的第二輸出端，第三運算放大器u3輸出的電壓傳輸至tec負載的負極：

8.根據(jù)權利要求7所述的窄線寬激光器溫度控制電路，其特征在于：tec負載產(chǎn)生的電流為：

9.根據(jù)權利要求5所述的窄線寬激光器溫度控制電路，其特征在于：所述第一運算放大器u1的輸出端通過電阻r9、電阻r10分壓后連接至微控制單元，微控制單元采集電壓sts_adc，通過電壓sts_adc的大小，判斷此時tec負載是制冷狀態(tài)還是加熱狀態(tài)：

10.根據(jù)權利要求1-9任一項所述的窄線寬激光器溫度控制電路的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

技術總結(jié)
本發(fā)明涉及溫度自動控制技術領域，公開窄線寬激光器溫度控制電路及其控制方法，包括微控制單元、熱敏電阻、TEC負載、參考電壓輸出單元、第一運算單元、第二運算單元、第三運算單元；熱敏電阻分別連接微控制單元、第一運算單元的第一輸入端；參考電壓輸出單元分別連接第一運算單元、第二運算單元、第三運算單元；微控制單元分別連接至第一運算單元的第二輸入端、第二運算單元的使能端、第三運算單元的使能端；第一運算單元的輸出端連接至第二運算單元的第二輸入端，第二運算單元的輸出端分別連接第三運算單元的第二輸入端、TEC負載的正極，第三運算單元的輸出端連接TEC負載的負極。本發(fā)明避免TEC負載的溫度受到環(huán)境溫度的影響。

技術研發(fā)人員：熊偉霖,劉偉,盧廣榮,徐迎,張強,許遠忠
受保護的技術使用者：成都光創(chuàng)聯(lián)科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10