一種便攜式的多功能SLD數字測控系統設計

選用高精度儀表放大器AD620來提取相關參數，其放大倍數為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的8路10位ADC2模塊進行模數轉換，進行數據計算和處理。
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換成光電壓信號，則光功率與光電壓呈線性關系。將光電壓值送至單片機的16位ADC0模塊進行模／數轉換，由此即可檢測輸出光功率的大小。
將測量所得的各項參數經過單片機處理后，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。也可以經過串口將測量數據發送至計算機進行存儲和進一步分析。

5 系統性能測試與分析
為評價該系統的性能，利用該系統對電子44所生產的SLD器件分別進行了2 h的恒流穩定性測試、恒功率穩定性測試、溫度控制穩定性測試和LIV測試。這里穩定度的定義為輸出量的變化量與輸出量的平均值之比，即，穩定度=(最大值-最小值)／平均值。
5．1 驅動電流穩定性測試
在室溫下，采用恒流模式連續測量2 h的驅動電流，每2 min采一個點，其中設定驅動電流為130 mA。測量數據如圖8所示。

由上圖可以得出，驅動電流最大值為130．71 mA，最小值為130．68 mA，平均值130．69 mA。計算其穩定度：穩定度=(130．71—130．68)／130．69=0．023％。
5．2 輸出功率穩定性測試
在室溫下，采用恒光功率模式連續測量2個小時輸出光功率，每2分鐘采一個點，設定輸出光功率為445μW。測量數據如圖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。計算其穩定度：穩定度=(445．344 —445．222)／445．292=0．026％。
5．3 溫度控制穩定性測試
由于不能夠直接對SLD組件內部溫度進行測量，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定度。在室溫下進行了2 h測試，其中控制溫度設定在25℃。測量數據如圖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，根據熱敏電阻的阻值與溫度的關系可以計算出溫度最大變化為0．03℃。
5．4 LIV特性測試
利用該系統對該器件還進行了LIV特性測試，其中步進電流為5 mA，驅動范圍為0～130 mA，測量數據如圖11所示。
對L-I曲線進行擬合后可得光功率與驅動電流的關系為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 結論
基于嵌入式微控制器C8051F060設計了一種SLD數字測控系統，該系統集成程度高、體積小、操作簡單，在便攜式的同時還具有較高的性能。該系統不但可以為SLD器件提多功能的驅動，包括恒流驅動、恒功率驅動和恒溫度控制；同時還可以作為LIV測試系統對器件進行特性測試與表征。
測試結果表明，該系統具有很好的性能，其中恒流驅動和恒功率驅動長時間穩定性達到10-4量級，溫度控制偏差為0．03℃。同時該系統也適用于半導體激光器、LED等半導體光源的驅動與測量。