一种半导体激光器温度控制技术

金阿立 周斌 乔显金

摘  要：针对大功率激光器工作时的热耗散，讨论了温度控制原理，通过定量计算研究了半导体制冷器（TEC）的选择、散热片的选择，给出了制冷器与散热片的组装工艺，并结合具体实例分析了温控方案的技术指标，为工程实践提供了技术参考。

关键词：半导体激光器  半导体制冷器  温度控制

中图分类号：TN248.4   文献标识码：A          文章编号：1672-3791（2019）05（b）-0034-04

半导体激光器工作温度范围一般在-10°～50℃之间，若高于或低于这个温度域，激光器可能会因温度过高而受到损坏，或因温度过低而停摆[1-4]。因此大功率激光器需要进行温度控制，使其在规定温度条件下工作，这对于延长激光器受命，提高其可靠性具有重要意义。有多种可供参考的激光器工作温度控制方法，如水循环冷却、风冷却及电冷却（即半导体制冷）等。水冷效率高、速度快，但需要体积和重量庞大的压缩机和水泵，工作噪声大，通常只在实验室使用;风冷效率低，效果不好，不能满足大散热要求;电制冷体积小、效率高，能够将温度控制到环境温度以下，自加热自制冷，可靠性较高，温度控制精度可达±0.1℃，且对环境要求不高，适合激光夜视监控系统等野外条件使用。

1  半导体制冷器的选择

半导体制冷器（Thermo Electric Cooler，TEC）是利用半导体材料的帕尔贴效应制成的。通过改变电源输出电流，控制制冷片输出功率，半导体制冷片的抽运功率和冷端的制冷是靠调节加在两端的电流来控制的（在额定功率范围内，超出额定功率，半导体制冷片将会是另外的一个热源），其计算非常复杂，与负载、冷热端温度以及二级散热的效果有关，一般均采用闭环控制系统[5]。……