專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光器老化是為了提高半導(dǎo)激光器產(chǎn)品的可靠性，穩(wěn)定性而設(shè)計(jì)的一種控 制電路。在高溫環(huán)境下，通過(guò)上電測(cè)試，給激光器提供一個(gè)穩(wěn)定的受控電流，并通過(guò)IIC通 信使單板驅(qū)動(dòng)電路與計(jì)算機(jī)主機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)監(jiān)視、控制激光器的溫度，以達(dá)到可靠性篩 選，將早期不良產(chǎn)品濾除的一種裝置。激光器的可靠性與壽命越來(lái)越受到人們的重視。然而，到目前為止，高溫下長(zhǎng)時(shí)間 測(cè)試激光器的性能開(kāi)展得比較少，由于資金及技術(shù)等各方面的原因，并且激光器老化設(shè)備 昂貴，很多激光器生產(chǎn)商直接根據(jù)TEC工作能力確定產(chǎn)品的工作環(huán)境，并未真正使激光器 在實(shí)際的高溫環(huán)境中進(jìn)行工作，測(cè)試并不系統(tǒng)全面。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種可以智能的對(duì)激光器進(jìn)行篩選，并且成本低、精 度高、可靠性高的半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的一種半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)一種 半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)由至少一個(gè)相互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng) 電路板組成，所述驅(qū)動(dòng)電路板由橫流控制電路和溫度控制電路組成。所述橫流控制電路組成如下第一集成運(yùn)算放大器UlA的正相輸入端由端口 DC A currset設(shè)定輸入電壓，通過(guò)電阻R3與端口 LD連接；第一成運(yùn)算放大器UlA的反相輸入 端通過(guò)電阻R5接地，電阻R8與電容C2組成的并聯(lián)電路連接于第一成運(yùn)算放大器UlA的反 相輸入端與輸出端之間；所述第一集成運(yùn)算放大器UlA的輸出端通過(guò)R6與R7組成的并聯(lián) 電路與端口 LD連接；第一集成運(yùn)算放大器UlA的正電源端接正向偏置電壓，并通過(guò)電容Cl 接地；第一集成運(yùn)算放大器UlA的負(fù)電源端接地。所述溫度控制電路組成如下第二集成運(yùn)算放大器U4A的正相輸入端通過(guò)電阻 Rll接1.8V參考電壓；第二集成運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端通過(guò)電阻R13與端口 TempErr 連接，第二集成運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端依次通過(guò)電容C6、電阻R18與第二集成運(yùn)算放 大器U4A的輸出端連接；第二集成運(yùn)算放大器U4A的輸出端通過(guò)電阻R14與音頻功放芯片 U3的管腳-IN連接；音頻功放芯片U3的管腳SHDN與端口 TEC_SHDN連接；音頻功放芯片U3 的管腳BYPASS、+IN輸入相同正向電壓1. 8V ；音頻功放芯片U3的管腳-IN通過(guò)電阻R15與 管腳VD+連接，管腳VD+與端口 TEC-連接；音頻功放芯片U3的管腳VDD加正向偏置電壓， 并通過(guò)電容C7接地；音頻功放芯片U3的管腳GND接地；音頻功放芯片U3的管腳VD-與端 口 TEC+連接；第三集成運(yùn)算放大器U4B的正相輸入端通過(guò)電阻R21接正向電壓，并與端口 RTH直接連接；第三集成運(yùn)算放大器U4B的反相輸入端通過(guò)電阻R22與端口 DCATempctrl連接，并通過(guò)電阻R24、電容ClO組成的并聯(lián)電路與第三集成運(yùn)算放大器U4B的輸出端連接； 第三集成運(yùn)算放大器U4B的輸出端與端口 TempErr連接；第三集成運(yùn)算放大器U4B的正電 源端接正向偏置電壓，并通過(guò)電容C9接地；第三集成運(yùn)算放大器U4B的負(fù)電源端接地。其中，端口 DC A currset表示給激光器提供恒定電流的控制電壓，它是由數(shù)模轉(zhuǎn) 換芯片輸出的；端口 LD表示激光二極管，端口 TEC_SHDN表示溫度控制電路的開(kāi)關(guān)，由單片 機(jī)端口直接輸出的高低電平控制，端口 DCATempctrl表示設(shè)定激光器工作中管芯溫度的控 制電壓，端口 TempEn 表示溫控電路中溫度的偏差轉(zhuǎn)換成的電壓偏差，它直接與R13相連并 與后面電路構(gòu)成積分比例電路，端口 TEC-表示激光器內(nèi)部制冷器的負(fù)端，端口 TEC+表示激 光器內(nèi)部制冷器的正端，端口 RTH表示激光器內(nèi)部用于監(jiān)測(cè)管芯溫度的熱敏電阻。其中，所述第一集成運(yùn)算放大器UlA的正相輸入端依次通過(guò)電阻R3、反向二極管 Dl與電容C3組成的并聯(lián)電路接地，達(dá)到保護(hù)激光器二極管的目的。其中，第一集成運(yùn)算放大器U1A、第二集成運(yùn)算放大器U4A及第三集成運(yùn)算放大器 U4B的正電源端接正向偏置電壓均為3. 3V ；所述音頻功放芯片U3的管腳BYPASS、+IN及VDD 輸入正向電壓分別為1. 8V、1. 8V及3. 3V ；所述第二集成運(yùn)算放大器U4A的正相輸入端所加 正向電壓為2. 5V ；要求單片機(jī)控制電路部分的A/D與D/A轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換精度為16位，且 轉(zhuǎn)換芯片的參考電壓為3. 0V。其中，所述驅(qū)動(dòng)電路板設(shè)有IIC通信端口。其中，所述IIC通信端口通過(guò)USB接口與PC機(jī)連接。其中，采用音頻功放芯片控制半導(dǎo)體激光器的制冷器。其中，所述驅(qū)動(dòng)電路板采用AVR Megal6單片機(jī)控制。本實(shí)用新型有益的技術(shù)效果是驅(qū)動(dòng)電路更加簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)且操作方便，只需接 上電源即可以進(jìn)行老化，老化效率高，老化結(jié)果更準(zhǔn)確、更實(shí)用。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的橫流控制部分電路圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的溫度控制部分電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)主要包含給激光器提供的可調(diào)偏置 電流、激光器背光電流的監(jiān)測(cè)，激光器工作內(nèi)部溫度的設(shè)定與監(jiān)測(cè)、激光器外圍環(huán)境的探 測(cè)。通過(guò)改變激光器工作溫度及監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度以達(dá)到激光器產(chǎn)品的質(zhì)量驗(yàn)證，進(jìn)一步驗(yàn)證 激光器的工作能力，多個(gè)具有同樣設(shè)計(jì)的電路驅(qū)動(dòng)板通過(guò)Iic接口通信，再通過(guò)IIC轉(zhuǎn)USB 實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)通信，通過(guò)計(jì)算機(jī)達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)多路通信，并且 通過(guò)軟件判定以達(dá)到篩選激光器的目的。總控制系統(tǒng)如圖1所示。本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)由至少一個(gè) 相互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路板組成，所述驅(qū)動(dòng)電路板由橫流控制電路和溫度控制電路組成。所述橫流控制電路組成如下，如圖2 第一集成運(yùn)算放大器UlA的正相輸入端由端口 DC A currset設(shè)定輸入電壓，通過(guò)電阻R3與端口 LD連接；第一成運(yùn)算放大器UlA的反相 輸入端通過(guò)電阻R5接地，電阻R8與電容C2組成的并聯(lián)電路連接于第一成運(yùn)算放大器UlA 的反相輸入端與輸出端之間；所述第一集成運(yùn)算放大器UlA的輸出端通過(guò)R6與R7組成的 并聯(lián)電路與端口 LD連接；第一集成運(yùn)算放大器UlA的正電源端接正向偏置電壓，并通過(guò)電 容Cl接地；第一集成運(yùn)算放大器UlA的負(fù)電源端接地。所述溫度控制電路組成如下，如圖3 第二集成運(yùn)算放大器U4A的正相輸入端通過(guò) 電阻Rll接1. 8V參考電壓；第二集成運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端通過(guò)電阻R13與端口 TempErr連接，第二集成運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端依次通過(guò)電容C6、電阻R18與第二集 成運(yùn)算放大器U4A的輸出端連接；第二集成運(yùn)算放大器U4A的輸出端通過(guò)電阻R14與音頻 功放芯片U3的管腳-IN連接；音頻功放芯片U3的管腳SHDN與端口 TEC_SHDN連接；音頻 功放芯片U3的管腳BYPASS、+IN輸入相同正向電壓1. 8V ；音頻功放芯片U3的管腳-IN通 過(guò)電阻Ri5與管腳VD+連接，管腳VD+與端口 TEC-連接；音頻功放芯片U3的管腳VDD加正 向偏置電壓，并通過(guò)電容C7接地；音頻功放芯片U3的管腳GND接地；音頻功放芯片U3的 管腳VD-與端口 TEC+連接；第三集成運(yùn)算放大器U4B的正相輸入端通過(guò)電阻R21接正向電 壓，并與端口 RTH直接連接；第三集成運(yùn)算放大器U4B的反相輸入端通過(guò)電阻R22與端口 DCATempctrl連接，并通過(guò)電阻R24、電容ClO組成的并聯(lián)電路與第三集成運(yùn)算放大器U4B 的輸出端連接；第三集成運(yùn)算放大器U4B的輸出端與端口 TempErr連接；第三集成運(yùn)算放 大器U4B的正電源端接正向偏置電壓，并通過(guò)電容C9接地；第三集成運(yùn)算放大器U4B的負(fù) 電源端接地。其中，端口 DC A currset表示給激光器提供恒定電流的控制電壓，它是由數(shù)模轉(zhuǎn) 換芯片輸出的；端口 LD表示激光二極管，端口 TEC_SHDN表示溫度控制電路的開(kāi)關(guān)，由單片 機(jī)端口直接輸出的高低電平控制，端口 DCATempctrl表示設(shè)定激光器工作中管芯溫度的控 制電壓，端口 TempEn 表示溫控電路中溫度的偏差轉(zhuǎn)換成的電壓偏差，它直接與R13相連并 與后面電路構(gòu)成積分比例電路，端口 TEC-表示激光器內(nèi)部制冷器的負(fù)端，端口 TEC+表示激 光器內(nèi)部制冷器的正端，端口 RTH表示激光器內(nèi)部用于監(jiān)測(cè)管芯溫度的熱敏電阻。其中，所述第一集成運(yùn)算放大器UlA的正相輸入端依次通過(guò)電阻R3、反向二極管 Dl與電容C3組成的并聯(lián)電路接地，達(dá)到保護(hù)激光器二極管的目的。其中，第一集成運(yùn)算放大器U1A、第二集成運(yùn)算放大器U4A及第三集成運(yùn)算放大器 U4B的正電源端接正向偏置電壓均為3. 3V ；所述音頻功放芯片U3的管腳BYPASS、+IN及VDD 輸入正向電壓分別為1. 8V、1. 8V及3. 3V ；所述第二集成運(yùn)算放大器U4A的正相輸入端所加 正向電壓為2. 5V ；要求單片機(jī)控制電路部分的A/D與D/A轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換精度為16位，且 轉(zhuǎn)換芯片的參考電壓為3. 0V。具體的本實(shí)施例的系統(tǒng)由16塊驅(qū)動(dòng)電路板組成，每塊驅(qū)動(dòng)板由激光器的橫流控 制電路和溫度控制電路兩部分組成，分別參見(jiàn)圖2和圖3。如圖2所示，激光器橫流部分直 接采用運(yùn)放電路實(shí)現(xiàn)，通過(guò)MCU控制D/A轉(zhuǎn)換，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓實(shí)現(xiàn)了激光器偏置電流的調(diào) 節(jié)，調(diào)節(jié)精度達(dá)0. 1mA，調(diào)節(jié)范圍0至200mA，并通過(guò)反向二極管和電容實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光器的保 護(hù)，設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單可靠。圖3為激光器的溫控電路設(shè)計(jì)，通過(guò)熱敏元件監(jiān)測(cè)激光器的結(jié)溫， 與設(shè)定的基準(zhǔn)溫度比較后，通過(guò)PI積分電路，音頻功放芯片LM4871實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)， 通過(guò)改變半導(dǎo)體制冷器的致冷量，從而保持激光器始終在恒定的溫度下工作，保證了激光器各種參數(shù)的穩(wěn)定性。溫度調(diào)節(jié)精度達(dá)0. 1°C，溫度范圍在15°C至40°C可調(diào)節(jié)。由于市場(chǎng) 所用激光器的溫度控制芯片都比較昂貴，且最大輸出電流在1. 5A。本處設(shè)計(jì)特色之處是采 用音頻功放實(shí)現(xiàn)激光器溫度控制，大大節(jié)省了成本，且增大了激光器內(nèi)制冷器的驅(qū)動(dòng)電壓， 實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)證明提供給TEC兩端的差分電壓可達(dá)3V，有效的利用了半導(dǎo)體制冷器TEC的 效率。在工作中，把激光器置于75°C高溫環(huán)境下，連續(xù)工作60分鐘，檢測(cè)TEC的實(shí)際電流值 大小，通過(guò)軟件與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，系統(tǒng)自動(dòng)判斷激光器的工作性能，從而對(duì)激光器進(jìn)行 篩選。每塊驅(qū)動(dòng)電路板采用AVR Megal6單片機(jī)進(jìn)行控制，此單片機(jī)具有IIC通信端口，可 以與主機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光器各參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以達(dá)到對(duì)激光器的保護(hù)功能。 此系統(tǒng)簡(jiǎn)潔實(shí)用，成本低，并且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光器正常工作時(shí)的數(shù)據(jù)，且精度高。能 有效的篩選性能低下的激光器，可廣泛應(yīng)用于激光器生產(chǎn)廠商，確保激光器的出廠質(zhì)量。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)由至少一個(gè)相互 獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路板組成，所述驅(qū)動(dòng)電路板由橫流控制電路和溫度控制電路組成；所述橫流控制電路組成如下第一集成運(yùn)算放大器UlA的正相輸入端由端口 DC A currset設(shè)定輸入電壓，通過(guò)電阻R3與端口 LD連接；第一成運(yùn)算放大器UlA的反相輸入 端通過(guò)電阻R5接地，電阻R8與電容C2組成的并聯(lián)電路連接于第一成運(yùn)算放大器UlA的反 相輸入端與輸出端之間；所述第一集成運(yùn)算放大器UlA的輸出端通過(guò)R6與R7組成的并聯(lián) 電路與端口 LD連接；第一集成運(yùn)算放大器UlA的正電源端接正向偏置電壓，并通過(guò)電容Cl 接地；第一集成運(yùn)算放大器UlA的負(fù)電源端接地；所述溫度控制電路組成如下第二集成運(yùn)算放大器U4A的正相輸入端通過(guò)電阻Rll接 1. 8V參考電壓；第二集成運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端通過(guò)電阻R13與端口 TempErr連接， 第二集成運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端依次通過(guò)電容C6、電阻R18與第二集成運(yùn)算放大器 U4A的輸出端連接；第二集成運(yùn)算放大器U4A的輸出端通過(guò)電阻R14與音頻功放芯片U3的 管腳-IN連接；音頻功放芯片U3的管腳SHDN與端口 TEC_SHDN連接；音頻功放芯片U3的 管腳BYPASS、+IN輸入相同正向電壓1. 8V ；音頻功放芯片U3的管腳-IN通過(guò)電阻R15與管 腳VD+連接，管腳VD+與端口 TEC-連接；音頻功放芯片U3的管腳VDD加正向偏置電壓，并 通過(guò)電容C7接地；音頻功放芯片U3的管腳GND接地；音頻功放芯片U3的管腳VD-與端口 TEC+連接；第三集成運(yùn)算放大器U4B的正相輸入端通過(guò)電阻R21接正向電壓，并與端口 RTH 直接連接；第三集成運(yùn)算放大器U4B的反相輸入端通過(guò)電阻R22與端口 DCATempctrl連接， 并通過(guò)電阻R24、電容ClO組成的并聯(lián)電路與第三集成運(yùn)算放大器U4B的輸出端連接；第三 集成運(yùn)算放大器U4B的輸出端與端口 TempErr連接；第三集成運(yùn)算放大器U4B的正電源端 接正向偏置電壓，并通過(guò)電容C9接地；第三集成運(yùn)算放大器U4B的負(fù)電源端接地；其中，端口 DC A currset表示給激光器提供恒定電流的控制電壓，它是由數(shù)模轉(zhuǎn)換芯 片輸出的；端口 LD表示激光二極管，端口 TEC_SHDN表示溫度控制電路的開(kāi)關(guān)，由單片機(jī)端 口直接輸出的高低電平控制，端口 DCATempctrl表示設(shè)定激光器工作中管芯溫度的控制電 壓，端口 TempEn 表示溫控電路中溫度的偏差轉(zhuǎn)換成的電壓偏差，它直接與R13相連并與后 面電路構(gòu)成積分比例電路，端口 TEC-表示激光器內(nèi)部制冷器的負(fù)端，端口 TEC+表示激光器 內(nèi)部制冷器的正端，端口 RTH表示激光器內(nèi)部用于監(jiān)測(cè)管芯溫度的熱敏電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一集 成運(yùn)算放大器UlA的正相輸入端依次通過(guò)電阻R3、反向二極管Dl與電容C3組成的并聯(lián)電 路接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)，其特征在于，第一集成運(yùn) 算放大器U1A、第二集成運(yùn)算放大器U4A及第三集成運(yùn)算放大器U4B的正電源端接正向偏 置電壓均為3. 3V ；所述音頻功放芯片U3的管腳BYPASS、+IN及VDD輸入正向電壓分別為 1. 8V、1. 8V及3. 3V ；所述第二集成運(yùn)算放大器U4A的正相輸入端所加正向電壓為2. 5V ；要 求單片機(jī)控制電路部分的A/D與D/A轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換精度為16位，且轉(zhuǎn)換芯片的參考電壓 為 3. OV0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電 路板設(shè)有IIC通信端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)，其特征在于，所述IIC通信端口通過(guò)USB接口與PC機(jī)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)，其特征在于，采用音頻功放 芯片控制半導(dǎo)體激光器的制冷器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電 路板采用AVR Megal6單片機(jī)控制。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種半導(dǎo)體激光器老化測(cè)試控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包含給激光器提供的可調(diào)偏置電流、激光器背光電流的監(jiān)測(cè)，激光器工作內(nèi)部溫度的設(shè)定與監(jiān)測(cè)、激光器外圍環(huán)境的探測(cè)。通過(guò)改變激光器工作溫度及監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度以達(dá)到激光器產(chǎn)品的質(zhì)量驗(yàn)證，進(jìn)一步驗(yàn)證激光器的工作能力，多個(gè)具有同樣設(shè)計(jì)的電路驅(qū)動(dòng)板通過(guò)IIC接口通信，再通過(guò)IIC轉(zhuǎn)USB實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)通信，通過(guò)計(jì)算機(jī)達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)多路通信，并且通過(guò)軟件判定以達(dá)到篩選激光器的目的。
文檔編號(hào)H01S5/00GK201853943SQ20102059084
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者張彩, 穆宏偉 申請(qǐng)人:美泰普斯光電科技(大連)有限公司