数设定电路的设计。其中，恒温、恒功率控制单元确保了光源波长、功率的稳定，配合参数设
定电路方便了对光源参数的精确调整。

2．1 恒温、恒功率单元设计

恒温、恒功率单元组成框图如图

2 所示，各单元又分为设定、采样和驱动电路，共同作

用于蝶形封装的半导体激光器。其中热沉一侧的

LD 和光电接收器(PD)，组成功率回路；另

一侧的热敏电阻

(THM)和热电制冷器(TEC)组成温度回路。事先通过标定温度-电压和功率-

电压的对应关系，由上位机发送设定值，经

D/A 电路以电压形式输出到比较电路的一端，

同时

THM 提取 LD 温度信息，PD 串联的采样电阻提取 LD 功率信息输出到比较电路的另

一端，

TEC 和 OCL 功率放大电路分别根据设定值和实际值的偏差信号动态调节 LD 的温度

和功率，使其与设定值无限逼近。另外在恒温控制中引入

PI 分离电路解决了温度-波长调制

速度慢，且其稳定性也得到了保证。

2 ． 2 

PI 分 离 控
制电路设计

PI

控

制 器 原 理 简
单 、 参 数 易
调 且 实 用 性
强 ， 因 此 应
用 广 泛 。 本
系 统 中 的 比
例环节

(P)主要是为了提高温度响应速度，积分环节(I)主要是为了消除静差、提高精度，但

在大幅度增减温度设定值或外部干扰情况下，短时间内比较电路输出有较大的偏差，造成
积分积累达到饱和，可能给恒温单元带来较大的超调，甚至引起振荡。

为了使温度较快进入高稳定状态，本系统采用

PI 分离电路的设计思路，当温度设定值

与实际测量温度值偏差较大时，取消积分作用，避免因积分饱和致使其控制量过大，引起
超调；当偏差值较小时引入积分作用，消除静差，可有效减小外界干扰，提高温度稳定性。
在实际电路中采用电阻串联分压模式，设定两个阈值

U1 和 U2(U1U2 时，为防止积分饱和

而取消积分作用。

PI 加和后输出 μ(t)驱动 TEC，数值为正时加热，且数值越高加热功率越大；

为负时制冷，且绝对值越大制冷功率越大，如图

3 所示。