半导体激光发生装置的制作方法

本发明涉及激光发生技术领域，尤其涉及一种半导体激光发生装置。

背景技术：

随着半导体激光器技术的快速发展，半导体激光器的性能不断提高，并在核磁共振陀螺、高性能原子磁强计等量子传感领域得到广泛应用。

在这些特定领域中，传感器是通过构建内部稳定磁场及探测磁场变化实现对被测参数进行测量的，因此与被测参数无关的其它磁场也能够被传感器敏感到，成为测量的误差源。光源作为传感器内部使用的部件，在设计和装配过程中需要对剩余磁场进行严格控制，避免引入常值误差导致测量精度下降。

此外，在光源的使用过程中，为了获得高品质的激光特性，需要对光源进行高稳定的温度控制。通常使用的方法是采用tec热电致冷器和温度传感器进行温度闭环控制，由于tec热电致冷器和温度传感器均采用直流驱动，因此会在光源内部产生低频感应磁场，成为传感器的误差源。因此，在传感器的使用过程中，需要采取新的温度闭环控制方式，避免低频感应磁场引入的动态噪声导致测量分辨率下降。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有的传感器中的激光光源受到干扰磁场的影响，导致传感器的测量精度不足的问题，本发明提供了一种半导体激光发生装置来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种半导体激光发生装置，包括激光器、温度传感器、热沉、电加热片、温度测量单元和温度控制单元；

所述热沉层叠在激光器与电加热片之间，所述热沉的相对的两侧表面分别与激光器和电加热片紧密贴合，所述电加热片与温度控制单元电连接；

所述温度传感器与激光器紧密贴合并且与所述温度测量单元电连接，所述温度传感器的输出端还与温度控制单元电连接；

所述温度测量单元通过高频交流信号激励所述温度传感器，所述温度控制单元通过高频交流信号驱动所述电加热片。

作为优选，所述温度测量单元包括第一dds模块、电桥、运算放大器和解调模块，所述电桥的一对角连接点分别与第一dds模块和地连接，电桥的另外一对角连接点分别与运算放大器的同相输入端和反向输入端连接，所述运算放大器的输出端和第一dds模块分别与解调模块的两个输入端连接，所述解调模块的输出端与温度传感器连接。

作为优选，所述温度控制单元包括微控制器、pid控制器、da转换器、第二dds模块、模拟乘法器和功率放大器，所述微控制器和温度传感器分别与pid控制器的两个输入端连接，所述pid控制器的输出端与da转换器的输入端连接，所述da转换器的输出端和第二dds模块分别与所述模拟乘法器的两个输入端连接，所述模拟乘法器的输出端与功率放大器的输入端连接，所述功率放大器的输出端与电加热片连接。

作为优选，所述热沉呈片状并且它的横截面的形状和大小与电加热片的横截面的形状和大小一致，所述电加热片与热沉之间贴合的表面完全重合。

作为优选，所述热沉的横截面为正多边形或者圆形，所述激光器通过绝缘导热胶居中贴合在热沉上。

作为优选，所述热沉与电加热片通过绝缘导热胶贴合。

作为优选，所述温度传感器通过导电银胶与激光器贴合。

作为优选，所述激光器采用陶瓷基板安装的dfb/dbr/vcsel激光器，所述热沉的材质为高纯铜。

本发明的有益效果是，这种半导体激光发生装置取消具有强磁性的tec温度控制模块，温度测量单元采用高频交流信号激励温度传感器，避免温度测量时产生低频交流感应磁场，温度控制单元采用高频交流信号驱动电加热片，避免温度控制时产生低频交流感应磁场，确保激光光源自身不引入磁场偏置和磁场噪声，提高传感器的精度，达到量子传感器等对磁场敏感的领域应用要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的半导体激光发生装置的最优实施例的结构示意图。

图2是本发明的半导体激光发生装置的电控系统框图。

图3是本发明的半导体激光发生装置的温度测量单元的电路图。

图4是本发明的半导体激光发生装置的温度控制单元的电路图。

图中1、激光器，2、温度传感器，3、热沉，4、电加热片。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1和2所示，本发明提供了一种半导体激光发生装置，包括激光器1、温度传感器2、热沉3、电加热片4、温度测量单元和温度控制单元；激光器1是进行电光转换的功能部件，可以采用陶瓷基板安装的dfb/dbr/vcsel激光器1，其组成材料包括硅、陶瓷和高纯金，均为无磁性材料。热沉3是光源中用于热量传递和温度稳定的元件，其材料为高纯铜，为无磁性材料。温度传感器2是光源中进行温度测量的敏感元件，其组成材料包括金属铂、陶瓷和高纯金，均为无磁性材料。电加热片4是光源中进行温度控制的执行部件，其组成材料包括镍铬合金、聚酰亚胺和高纯铜，均为无磁性材料。

热沉3层叠在激光器1与电加热片4之间，热沉3的相对的两侧表面分别与激光器1和电加热片4紧密贴合，电加热片4与温度控制单元电连接；热沉3呈片状并且它的横截面的形状和大小与电加热片4的横截面的形状和大小一致，电加热片4的上表面与热沉3的下表面通过绝缘导热胶紧密贴合，并且它们的贴合表面完全重合，以达到热传递效率最高，稳定性最好的目的。热沉3的上表面通过绝缘导热胶与激光器1的下表面紧密贴合，确保在两者之间形成良好的热传递通道，热沉3的横截面为正多边形或者圆形，激光器1居中贴合在热沉3上。

温度传感器2与激光器1紧密贴合并且与温度测量单元电连接；为了确保在温度传感器2与激光器1之间形成良好的热传递通道和电流导通通道，温度传感器2通过导电银胶与激光器1贴合。

如图3所示，温度测量单元包括第一dds模块、电桥、运算放大器和解调模块，电桥的一对角连接点分别与第一dds模块和地连接，电桥的另外一对角连接点分别与运算放大器的同相输入端和反向输入端连接，第一dds模块和运算放大器的输出端分别与解调模块的两个输入端连接，解调模块的输出端与温度传感器2连接。第一dds模块产生高频交流信号经过处理后用来激励温度传感器2。

如图4所示，温度控制单元包括微控制器、pid控制器、da转换器、第二dds模块、模拟乘法器和功率放大器，微控制器和温度传感器2分别与pid控制器的两个输入端连接，pid控制器的输出端与da转换器的输入端连接，da转换器的输出端和第二dds模块与模拟乘法器的两个输入端连接，模拟乘法器的输出端与功率放大器的输入端连接，功率放大器的输出端与电加热片4连接。微控制器将预先设置的温度和温度传感器2检测到的温度一同输入到pid控制器中，pid控制器进行比较后得到差值，根据差值计算输出结果，第二dds模块产生高频交流信号和pid控制器输出的结果一起输入模拟乘法器进行计算，模拟乘法器输出的结果经过处理后驱动电加热片4加热。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。