一種便攜式的多功能SLD數(shù)字測控系統(tǒng)設(shè)計

選用高精度儀表放大器AD620來提取相關(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，此時運放輸出電壓即為運放正向輸入端與反向輸入端的壓差。將AD620輸出的信號送至單片機(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。
在光功率探測部分已知分光器件的輸入分光比為5％，同時光功率與光電流呈線性光系，在前置放大電路將光電流信號放大轉(zhuǎn)換成光電壓信號，則光功率與光電壓呈線性關(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，由此即可檢測輸出光功率的大小。
將測量所得的各項參數(shù)經(jīng)過單片機(jī)處理后，可以通過液晶顯示器(LCD)實時顯示出來，方便用戶讀取實時的工作參數(shù)。也可以經(jīng)過串口將測量數(shù)據(jù)發(fā)送至計算機(jī)進(jìn)行存儲和進(jìn)一步分析。

5 系統(tǒng)性能測試與分析
為評價該系統(tǒng)的性能，利用該系統(tǒng)對電子44所生產(chǎn)的SLD器件分別進(jìn)行了2 h的恒流穩(wěn)定性測試、恒功率穩(wěn)定性測試、溫度控制穩(wěn)定性測試和LIV測試。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)動電流穩(wěn)定性測試
在室溫下，采用恒流模式連續(xù)測量2 h的驅(qū)動電流，每2 min采一個點，其中設(shè)定驅(qū)動電流為130 mA。測量數(shù)據(jù)如圖8所示。

由上圖可以得出，驅(qū)動電流最大值為130．71 mA，最小值為130．68 mA，平均值130．69 mA。計算其穩(wěn)定度：穩(wěn)定度=(130．71—130．68)／130．69=0．023％。
5．2 輸出功率穩(wěn)定性測試
在室溫下，采用恒光功率模式連續(xù)測量2個小時輸出光功率，每2分鐘采一個點，設(shè)定輸出光功率為445μW。測量數(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)定性測試
由于不能夠直接對SLD組件內(nèi)部溫度進(jìn)行測量，因此通過測量熱敏電阻兩端的電壓來間接的評定溫度控制穩(wěn)定度。在室溫下進(jìn)行了2 h測試，其中控制溫度設(shè)定在25℃。測量數(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)系可以計算出溫度最大變化為0．03℃。
5．4 LIV特性測試
利用該系統(tǒng)對該器件還進(jìn)行了LIV特性測試，其中步進(jìn)電流為5 mA，驅(qū)動范圍為0～130 mA，測量數(shù)據(jù)如圖11所示。
對L-I曲線進(jìn)行擬合后可得光功率與驅(qū)動電流的關(guān)系為L=-250．040 57+5．453 51I，由此可計算出閾值電流為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)計了一種SLD數(shù)字測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成程度高、體積小、操作簡單，在便攜式的同時還具有較高的性能。該系統(tǒng)不但可以為SLD器件提多功能的驅(qū)動，包括恒流驅(qū)動、恒功率驅(qū)動和恒溫度控制；同時還可以作為LIV測試系統(tǒng)對器件進(jìn)行特性測試與表征。
測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有很好的性能，其中恒流驅(qū)動和恒功率驅(qū)動長時間穩(wěn)定性達(dá)到10-4量級，溫度控制偏差為0．03℃。同時該系統(tǒng)也適用于半導(dǎo)體激光器、LED等半導(dǎo)體光源的驅(qū)動與測量。