一种便携式的多功能SLD数字测控系统设计

选用高精度仪表放大器AD620来提取相关参数，其放大倍数为G=1+(50 kΩ／RG)，输出电压Vo=(V+-V-)×G，一般将RG断路，此时运放输出电压即为运放正向输入端与反向输入端的压差。将AD620输出的信号送至单片机的8路10位ADC2模块进行模数转换，进行数据计算和处理。
由于取样电阻的阻值是固定的，所以将取样电阻压降与取样电阻阻值求商即可得到驱动电流值。
热敏电阻两端的电压为：

式中VE为热敏电阻桥电路的供电电压；VE=1．25 V，RT为热敏电阻的阻值。由式(2)可知，NTC的压降即可换算为热敏电阻阻值。又已知1℃对应热敏电阻500 Ω变化，从而采样热敏电阻压降变化即可判断温度的变化。
在光功率探测部分已知分光器件的输入分光比为5％，同时光功率与光电流呈线性光系，在前置放大电路将光电流信号放大转换成光电压信号，则光功率与光电压呈线性关系。将光电压值送至单片机的16位ADC0模块进行模／数转换，由此即可检测输出光功率的大小。
将测量所得的各项参数经过单片机处理后，可以通过液晶显示器(LCD)实时显示出来，方便用户读取实时的工作参数。也可以经过串口将测量数据发送至计算机进行存储和进一步分析。

5 系统性能测试与分析
为评价该系统的性能，利用该系统对电子44所生产的SLD器件分别进行了2 h的恒流稳定性测试、恒功率稳定性测试、温度控制稳定性测试和LIV测试。这里稳定度的定义为输出量的变化量与输出量的平均值之比，即，稳定度=(最大值-最小值)／平均值。
5．1 驱动电流稳定性测试
在室温下，采用恒流模式连续测量2 h的驱动电流，每2 min采一个点，其中设定驱动电流为130 mA。测量数据如图8所示。

由上图可以得出，驱动电流最大值为130．71 mA，最小值为130．68 mA，平均值130．69 mA。计算其稳定度：稳定度=(130．71—130．68)／130．69=0．023％。
5．2 输出功率稳定性测试
在室温下，采用恒光功率模式连续测量2个小时输出光功率，每2分钟采一个点，设定输出光功率为445μW。测量数据如图9所示。

由上图可以得出，输出最大光功率为445．344μW，最小光功率为445.222μW，平均值为445．292μW。计算其稳定度：稳定度=(445．344 —445．222)／445．292=0．026％。
5．3 温度控制稳定性测试
由于不能够直接对SLD组件内部温度进行测量，因此通过测量热敏电阻两端的电压来间接的评定温度控制稳定度。在室温下进行了2 h测试，其中控制温度设定在25℃。测量数据如图10所示。

由上图可以看出，NTC压降最大值为740．5 mV，最小值为740．16 mV，变化量为0．34 mV。由式(1)可以算出热敏电阻变化量为16Ω，根据热敏电阻的阻值与温度的关系可以计算出温度最大变化为0．03℃。
5．4 LIV特性测试
利用该系统对该器件还进行了LIV特性测试，其中步进电流为5 mA，驱动范围为0～130 mA，测量数据如图11所示。
对L-I曲线进行拟合后可得光功率与驱动电流的关系为L=-250．040 57+5．453 51I，由此可计算出阈值电流为46 mA，外量子效率为η=
dP／dI=5．45μW／mA。

6 结论
基于嵌入式微控制器C8051F060设计了一种SLD数字测控系统，该系统集成程度高、体积小、操作简单，在便携式的同时还具有较高的性能。该系统不但可以为SLD器件提多功能的驱动，包括恒流驱动、恒功率驱动和恒温度控制；同时还可以作为LIV测试系统对器件进行特性测试与表征。
测试结果表明，该系统具有很好的性能，其中恒流驱动和恒功率驱动长时间稳定性达到10-4量级，温度控制偏差为0．03℃。同时该系统也适用于半导体激光器、LED等半导体光源的驱动与测量。