一种用于恶劣环境下的紫外激光器精密控温装置的制作方法

本技术涉及紫外激光器控温，具体涉及一种用于恶劣环境下的紫外激光器精密控温装置。

背景技术：

1、生物气溶胶的实时快速监测在公共卫生安全、环境监测以及生物反恐等领域具有重要的意义。基于激光诱导荧光技术（laser induced fluorescence）的探测因其高灵敏度和特异性成为主流方案，其中200~400nm的紫外激光器因其具有独特的光谱特性和高光子能量特性成为核心激发光源。

2、现有宽温域风冷型紫外激光器其工作环境稳定范围通常集中在0~50℃之间。在10~40℃的温度区间内，工业级风冷紫外设备的输出功率波动可控制在±5%以内，一旦超出该范围，每升高或降低10℃，其功率衰减率通常超过15%。这一范围主要受限于风冷系统的散热效率及材料的热稳定性，具体表现如下：（1）在高温工作时，风冷系统依赖环境空气流动进行散热，当外部温度接近或超过50℃时，散热能力显著下降，导致激光器内部温升过快，可能引发波长漂移或光学元件热透镜效应加剧，进而造成输出功率不稳定；（2）在低温环境下，传统风冷系统缺乏主动加热功能，可能出现冷凝风险，当环境温度低于露点时，内部光学表面（如腔镜、晶体等）易结露，增加光路散射损耗；（3）极端高低温交替环境下，常规散热结构易产生热应力变形，造成密封失效或镜架位移，影响光路的准直性，从而导致谐振腔失谐，激光器的输出功率下降。激光器的温控系统不仅对输出功率的稳定性具有决定性作用，而且会极大地影响激光器系统的长期可靠性。因此，研发一款适用于恶劣环境下（-60~80℃）的紫外激光器精密控温装置具有非常重要的意义。

3、需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供一种用于恶劣环境下的紫外激光器精密控温装置，通过采用分区协同控温、复合散热、主动散热及密封腔体等手段，可以实现紫外激光器在恶劣环境下的稳定运行，可广泛应用于航空航天、极地勘探等恶劣环境领域。

2、本实用新型通过采取以下技术方案实现上述目的：

3、一种用于恶劣环境下的紫外激光器精密控温装置，包括紫外激光器，所述紫外激光器包括壳体，所述壳体内设有容腔；所述容腔内分别设有基板a和基板b，所述基板a上设有泵浦光源，所述基板b上设有光学元件，所述光学元件包括至少一个倍频晶体；所述壳体的外壁上设有加热膜，所述壳体下端至少设有一tec制冷片a，所述壳体下端设有散热器，所述tec制冷片a的冷端贴在壳体上、热端贴在散热器上，所述壳体上设有温度传感器a；所述基板a上设有tec制冷片b，所述tec制冷片b的冷端贴在基板a上、热端贴在壳体上，所述基板a上设有温度传感器b；所述基板b上对应设有倍频晶体的位置设有tec制冷片c，所述tec制冷片c的冷端贴在基板b上、热端贴在壳体上，所述基板b上设有温度传感器c；所述加热膜、tec制冷片a、温度传感器a、tec制冷片b、温度传感器b、tec制冷片c、温度传感器c分别与控制器连接。

4、所述壳体采用密封圈密封且容腔内充入氮气保护。

5、所述紫外激光器中的光学窗口上镀有防结霜膜。

6、所述散热器上设有若干个散热片，相邻两个散热片之间形成散热风道，所述散热片采用微通道翅片设计，所述散热片表面通过搅拌摩擦焊接技术填充有石蜡基复合相变材料。

7、所述散热器上设有强风制冷风扇，所述强风制冷风扇与控制器连接。

8、所述控制器采用单片机。

9、本实用新型采用上述结构，能够带来如下有益效果：

10、针对激光器不同部件的热特性差异，采用分体式结构设计和分区协同控温方案，克服传统单一温控的局限性。针对壳体、泵浦光源、光学元件三部分进行分区协同控温。采用tec半导体制冷和加热膜协同的方式，在恶劣环境（通常可以为-60℃~80℃）下实现±0.05℃的控温精度，并借助pid算法对各温区参数进行动态调节；其次针对非线性晶体进行二次独立控温，集成温度-波长反馈闭环，通过微型控制芯片实时调整晶体温控目标值，有效补偿极端温度引起的相位失配，控温精度高达±0.001℃。

1.一种用于恶劣环境下的紫外激光器精密控温装置，包括紫外激光器，所述紫外激光器包括壳体，所述壳体内设有容腔；其特征在于，所述容腔内分别设有基板a和基板b，所述基板a上设有泵浦光源，所述基板b上设有光学元件，所述光学元件包括至少一个倍频晶体；所述壳体的外壁上设有加热膜，所述壳体下端至少设有一tec制冷片a，所述壳体下端设有散热器，所述tec制冷片a的冷端贴在壳体上、热端贴在散热器上，所述壳体上设有温度传感器a；所述基板a上设有tec制冷片b，所述tec制冷片b的冷端贴在基板a上、热端贴在壳体上，所述基板a上设有温度传感器b；所述基板b上对应设有倍频晶体的位置设有tec制冷片c，所述tec制冷片c的冷端贴在基板b上、热端贴在壳体上，所述基板b上设有温度传感器c；所述加热膜、tec制冷片a、温度传感器a、tec制冷片b、温度传感器b、tec制冷片c、温度传感器c分别与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于恶劣环境下的紫外激光器精密控温装置，其特征在于，所述壳体采用密封圈密封且容腔内充入氮气保护。

3.根据权利要求2所述的一种用于恶劣环境下的紫外激光器精密控温装置，其特征在于，所述紫外激光器中的光学窗口上镀有防结霜膜。

4.根据权利要求3所述的一种用于恶劣环境下的紫外激光器精密控温装置，其特征在于，所述散热器上设有若干个散热片，相邻两个散热片之间形成散热风道，所述散热片采用微通道翅片设计，所述散热片表面通过搅拌摩擦焊接技术填充有石蜡基复合相变材料。

5.根据权利要求4所述的一种用于恶劣环境下的紫外激光器精密控温装置，其特征在于，所述散热器上设有强风制冷风扇，所述强风制冷风扇与控制器连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于恶劣环境下的紫外激光器精密控温装置，其特征在于，所述控制器采用单片机。