一種便攜式的多功能SLD數(shù)字測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

選用高精度儀表放大器AD620來(lái)提取相關(guān)參數(shù)，其放大倍數(shù)為G=1+(50 kΩ／RG)，輸出電壓Vo=(V+-V-)×G，一般將RG斷路，此時(shí)運(yùn)放輸出電壓即為運(yùn)放正向輸入端與反向輸入端的壓差。將AD620輸出的信號(hào)送至單片機(jī)的8路10位ADC2模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和處理。
由于取樣電阻的阻值是固定的，所以將取樣電阻壓降與取樣電阻阻值求商即可得到驅(qū)動(dòng)電流值。
熱敏電阻兩端的電壓為：

式中VE為熱敏電阻橋電路的供電電壓；VE=1．25 V，RT為熱敏電阻的阻值。由式(2)可知，NTC的壓降即可換算為熱敏電阻阻值。又已知1℃對(duì)應(yīng)熱敏電阻500 Ω變化，從而采樣熱敏電阻壓降變化即可判斷溫度的變化。
在光功率探測(cè)部分已知分光器件的輸入分光比為5％，同時(shí)光功率與光電流呈線(xiàn)性光系，在前置放大電路將光電流信號(hào)放大轉(zhuǎn)換成光電壓信號(hào)，則光功率與光電壓呈線(xiàn)性關(guān)系。將光電壓值送至單片機(jī)的16位ADC0模塊進(jìn)行模／數(shù)轉(zhuǎn)換，由此即可檢測(cè)輸出光功率的大小。
將測(cè)量所得的各項(xiàng)參數(shù)經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后，可以通過(guò)液晶顯示器(LCD)實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，方便用戶(hù)讀取實(shí)時(shí)的工作參數(shù)。也可以經(jīng)過(guò)串口將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和進(jìn)一步分析。

5 系統(tǒng)性能測(cè)試與分析
為評(píng)價(jià)該系統(tǒng)的性能，利用該系統(tǒng)對(duì)電子44所生產(chǎn)的SLD器件分別進(jìn)行了2 h的恒流穩(wěn)定性測(cè)試、恒功率穩(wěn)定性測(cè)試、溫度控制穩(wěn)定性測(cè)試和LIV測(cè)試。這里穩(wěn)定度的定義為輸出量的變化量與輸出量的平均值之比，即，穩(wěn)定度=(最大值-最小值)／平均值。
5．1 驅(qū)動(dòng)電流穩(wěn)定性測(cè)試
在室溫下，采用恒流模式連續(xù)測(cè)量2 h的驅(qū)動(dòng)電流，每2 min采一個(gè)點(diǎn)，其中設(shè)定驅(qū)動(dòng)電流為130 mA。測(cè)量數(shù)據(jù)如圖8所示。

由上圖可以得出，驅(qū)動(dòng)電流最大值為130．71 mA，最小值為130．68 mA，平均值130．69 mA。計(jì)算其穩(wěn)定度：穩(wěn)定度=(130．71—130．68)／130．69=0．023％。
5．2 輸出功率穩(wěn)定性測(cè)試
在室溫下，采用恒光功率模式連續(xù)測(cè)量2個(gè)小時(shí)輸出光功率，每2分鐘采一個(gè)點(diǎn)，設(shè)定輸出光功率為445μW。測(cè)量數(shù)據(jù)如圖9所示。

由上圖可以得出，輸出最大光功率為445．344μW，最小光功率為445.222μW，平均值為445．292μW。計(jì)算其穩(wěn)定度：穩(wěn)定度=(445．344 —445．222)／445．292=0．026％。
5．3 溫度控制穩(wěn)定性測(cè)試
由于不能夠直接對(duì)SLD組件內(nèi)部溫度進(jìn)行測(cè)量，因此通過(guò)測(cè)量熱敏電阻兩端的電壓來(lái)間接的評(píng)定溫度控制穩(wěn)定度。在室溫下進(jìn)行了2 h測(cè)試，其中控制溫度設(shè)定在25℃。測(cè)量數(shù)據(jù)如圖10所示。

由上圖可以看出，NTC壓降最大值為740．5 mV，最小值為740．16 mV，變化量為0．34 mV。由式(1)可以算出熱敏電阻變化量為16Ω，根據(jù)熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系可以計(jì)算出溫度最大變化為0．03℃。
5．4 LIV特性測(cè)試
利用該系統(tǒng)對(duì)該器件還進(jìn)行了LIV特性測(cè)試，其中步進(jìn)電流為5 mA，驅(qū)動(dòng)范圍為0～130 mA，測(cè)量數(shù)據(jù)如圖11所示。
對(duì)L-I曲線(xiàn)進(jìn)行擬合后可得光功率與驅(qū)動(dòng)電流的關(guān)系為L(zhǎng)=-250．040 57+5．453 51I，由此可計(jì)算出閾值電流為46 mA，外量子效率為η=
dP／dI=5．45μW／mA。

6 結(jié)論
基于嵌入式微控制器C8051F060設(shè)計(jì)了一種SLD數(shù)字測(cè)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成程度高、體積小、操作簡(jiǎn)單，在便攜式的同時(shí)還具有較高的性能。該系統(tǒng)不但可以為SLD器件提多功能的驅(qū)動(dòng)，包括恒流驅(qū)動(dòng)、恒功率驅(qū)動(dòng)和恒溫度控制；同時(shí)還可以作為L(zhǎng)IV測(cè)試系統(tǒng)對(duì)器件進(jìn)行特性測(cè)試與表征。
測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有很好的性能，其中恒流驅(qū)動(dòng)和恒功率驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性達(dá)到10-4量級(jí)，溫度控制偏差為0．03℃。同時(shí)該系統(tǒng)也適用于半導(dǎo)體激光器、LED等半導(dǎo)體光源的驅(qū)動(dòng)與測(cè)量。