TO-CAN封裝的半導(dǎo)體激光器的溫控研究.pdf

1、半導(dǎo)體激光器因其小體積、輕重量、工作性能可靠、小能耗、高效率等優(yōu)點成為光電子科技的發(fā)展核心，在激光測距、激光通信、激光雷達、檢測儀器、自動控制、等方面得到了廣泛的應(yīng)用，推動了光電信息技術(shù)的發(fā)展。它的輸出功率隨工作溫度的變化而變化，當(dāng)有源區(qū)溫度升高時，激光器的平均和最大輸出功率就會相應(yīng)降低，使得輸出波長產(chǎn)生變化。所以說，LD的溫度控制具有重要的意義。
　　半導(dǎo)體制冷器(TEC)是一種利用電信號直接控制熱量傳遞而產(chǎn)生溫度調(diào)節(jié)的特殊半導(dǎo)

2、體器件，其具有體積小、制冷快、壽命長、可靠性高等特點，使其可以完美應(yīng)用于LD的溫度控制。
　　本文通過對TO-CAN封裝的LD模型發(fā)熱的理論研究，得出了一種簡化的熱分析模型。該模型在CAD軟件SolidWorks里進行零件的裝配，再通過中間文件類型(*.x_t)導(dǎo)入到ANSYS中，最后在ANSYS里進行熱分析模型的修訂，得到最終的熱分析模型。
　　文中對TO-CAN模型進行了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的熱分析。穩(wěn)態(tài)主要用于TEC不工作時的熱

3、分析，其中包括TEC不工作時，TO-CAN模型在不同的起始溫度下達到穩(wěn)態(tài)時的溫度;TEC不工作時，在某一起始溫度下，TO-CAN模型的穩(wěn)態(tài)溫度云圖;TEC不工作時，各起始溫度下，TO-CAN模型達到穩(wěn)態(tài)時，LD和熱敏電阻的溫度差。初始溫度范圍為-20℃到60℃，每隔10K取一個采樣點。瞬態(tài)主要用于分析TEC工作時的模型，其中包括TEC不工作時，TO-CAN模型在不同的起始溫度下達到穩(wěn)態(tài)時的時間;TEC工作時，使得目標(biāo)節(jié)點（熱敏電阻）溫度

4、值達到目標(biāo)溫度時的時間;TEC工作時，控制TEC使得在不同溫度下TO-CAN模型目標(biāo)節(jié)點溫度穩(wěn)定。
　　在對TO-CAN模型達到穩(wěn)態(tài)時間的熱分析過程中，提出了一種修訂步長的方法來進行計算測量，該方法可以有效的減少計算的次數(shù)，減少計算的時間，并使得結(jié)果保持較高的精確度。
　　通過對修訂步長法的分析，得到了一種TEC溫控的方法。此方法可以在較短的時間內(nèi)控制TO-CAN模型達到穩(wěn)定的目標(biāo)溫度，比采用最小步長進行精確控制所使用的計算