一种固体激光器倍频晶体的微型温控装置

1.本实用新型涉及激光领域，具体涉及一种倍频晶体的温控及调节装置。


背景技术：

2.激光具有方向性、相干性、高强度的特质。lbo倍频晶体是近几年关注的热点之一，倍频晶体是一类用于倍频效应的一类非线性光学晶体，转换效率高，对温度十分敏感，保持整个倍频晶体的温度稳定是整个激光器控制的重要环节。
3.申请号为cn201420114437.3的实用新型专利公开了一种倍频晶体的温控及调节装置，主要包括散热装置、激光器底板、调节基座、调节台、温控单元、晶体热沉基座、激光晶体和晶体上压盖，激光晶体固定在晶体热沉基座与晶体上压盖之间，晶体热沉基座与晶体上压盖通过螺钉连接，螺钉上套设有弹簧，温控单元一侧通过高温导热胶与晶体热沉基座连接，温控单元另一侧通过高温导热胶与调节台连接，调节台通过螺钉固定在调节基座上，调节基座通过螺钉固定在激光器底板上，调节基座下端连接散热装置。该实用新型有效降低了晶体的安装应力，能满足倍频晶体多方位调节。
4.但是上述倍频晶体的温控及调节装置由于仅从单侧对倍频晶体进行加热，倍频晶体受热慢，晶体到达预定温度时间长，从而加长了固体激光器倍频晶体的预热时间。且采用单侧加热会造成晶体局部受热不均匀，晶体倍频的转换效率较低。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种倍频晶体的温控及调节装置，温控装对外热流失率低、倍频晶体加热均匀，且能够短时间内快速升温晶体，以解决现有技术中的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种固体激光器倍频晶体的微型温控装置，包括基座和固定安装在所述基座上的微型晶体加热装置，所述微型晶体加热装置包括呈矩形盒状的外围隔热保温模块和内部倍频晶体恒温模块，所述外围隔热保温模块固定安装在所述内部倍频晶体恒温模块的外部；所述内部倍频晶体恒温模块包括矩形的温控块，所述温控块的右侧固定安装有晶体压板，所述温控块与所述晶体压板之间设有前后贯穿设置的安装孔，所述安装孔内设有倍频晶体，所述温控块的上侧、下侧以及左侧分别固定安装有加热元件。
7.作为优选的技术方案，所述加热元件为微型陶瓷加热片。
8.作为进一步的改进，所述温控块内镶嵌有温度传感器。
9.作为进一步的改进，所述安装孔的内壁与所述倍频晶体之间存在间隙，所述倍频晶体与所述安装孔的内壁相对的侧面包覆有金属铟箔材料。
10.作为优选的技术方案，所述外围隔热保温模块包括分别覆盖在所述内部倍频晶体恒温模块的前后左右上下六侧的前面板、后面板、左面板、右面板、上面板和下面板，所述前面板、所述后面板、所述左面板、所述右面板、所述上面板和所述下面板围合成矩形盒体，所
轴销；21-锁紧螺栓；22-锁紧孔；23-小孔。
具体实施方式
29.如图1至图7所示，一种固体激光器倍频晶体的微型温控装置，包括基座1和固定安装在基座1上的微型晶体加热装置2，微型晶体加热装置2包括呈矩形盒状的外围隔热保温模块和内部倍频晶体恒温模块，外围隔热保温模块固定安装在内部倍频晶体恒温模块的外部。
30.如图4和图5所示，内部倍频晶体恒温模块包括矩形的温控块3，温控块3主要采用导热率较好的材质制作，比如铜；温控块3的右侧固定安装有晶体压板4，温控块3的右侧设有嵌槽，晶体压板4通过螺栓固定安装在嵌槽内，以提高温控块3和晶体压板4的一体性；温控块3与晶体压板4之间设有前后贯穿设置的安装孔5，安装孔5呈矩形，安装孔5内设有倍频晶体6，安装孔5从温控块3的中心穿过，以提高倍频晶体6受热的均匀性，将晶体压板4拆卸后使安装孔5的一侧暴露，以便于倍频晶体6的安装；温控块3的上侧、下侧以及左侧分别固定安装有加热元件，加热元件具体为微型陶瓷加热片7，通电后微型陶瓷加热片7产生的热量通过温控块3以热传导的方式传递给倍频晶体6，通过三个微型陶瓷加热片7分别从三个方向对倍频晶体6进行加热，倍频晶体6升温速度快、受热更加均匀。
31.温控块3的前端位于安装孔5的一侧设有小孔23，小孔23内镶嵌有温度传感器8，用于感知倍频晶体6温度进行实时反馈。微型陶瓷加热片7和温度传感器8均与加热炉主控板电连接。
32.安装孔5的内壁与倍频晶体6之间存在间隙，具体安装孔5的内壁与倍频晶体6之间留有0.1mm间隙，方便倍频晶体6装配，防止倍频晶体6升温膨胀炸裂。倍频晶体6与安装孔5的内壁相对的侧面包覆有金属铟箔材料，采用金属铟箔材料填充安装孔5与倍频晶体6之间的间隙，保证热传递效率。另外，在晶体压板4靠近倍频晶体6的一侧以及上下两侧分别粘接有金属铟箔材料。
33.如图2和图3所示，外围隔热保温模块包括分别覆盖在内部倍频晶体恒温模块的前后左右上下六侧的前面板9、后面板10、左面板11、右面板12、上面板13和下面板14，前面板9、后面板10、左面板11、右面板12、上面板13和下面板14围合成矩形盒体，前面板9、后面板10、左面板11、右面板12、上面板13和下面板14分别通过螺栓与温控块3固定连接，上面板13、下面板14及左面板11分别将相应的微型陶瓷加热片7压紧；前面板9、后面板10、左面板11、右面板12、上面板13和下面板14均为隔热板；前面板9及后面板10与安装孔5位置相应处分别设有透光孔15，以便于激光光束的射入射出；前面板9上还预留有供微型陶瓷加热片7以及温度传感器8的导线穿过的过线孔。外围隔热保温模块的主要作用是尽量阻止内部热源通过热辐射和热传导的方式向外流失，保证内部加热热源高效的用于倍频晶体6加热；另外，外围隔热保温模块还起到保护外部人员不被烫伤作用。
34.如图6所示，基座1包括金属的底座16，底座16上设有固定孔，方便进行固定，底座16的顶部设有转接板17，转接板17的上方设有微型加热炉转接板18，微型晶体加热装置2通过螺栓固定安装在微型加热炉转接板18的底部一侧，转接板17与微型加热炉转接板18之间通过螺栓固定连接有两根隔热柱19，隔热柱19使用耐高温隔热材料，用于阻断微型晶体加热装置2与转接板17之间的热源连接。
35.转接板17的一端通过竖向延伸的轴销20与底座16转动连接，转接板17的另一端通过三个锁紧螺栓21固定在底座16上，转接板17上设有锁紧孔22，锁紧螺栓21的螺柱部分穿过锁紧孔22并旋合在底座16上，锁紧螺栓21的螺柱部分与锁紧孔22间隙配合。松动锁紧螺栓21后，可绕轴销20转动转接板17以微调微型晶体加热装置2的角度，使倍频晶体6对准入射激光，调整完毕后旋紧三个锁紧螺栓21将转接板17固定。
36.在实施的过程中，将倍频晶体6包裹金属铟箔材料，安装在温控块3的安装孔5内；将晶体压板4靠近倍频晶体6的一侧以及上下两面粘接金属铟箔，通过螺栓锁紧固定在温控块3上；将温度传感器8涂抹银胶，安装在温控块3前端的小孔23内，银胶的主要作用是填充安装间隙、固定温度传感器8和保证热导率；将三片微型陶瓷加热片7分别布置在温控块3的上侧、下侧以及左侧，通过螺栓连接的方式将前面板9、后面板10、左面板11、右面板12、上面板13和下面板14分别固定在温控块3上，上面板13、下面板14及左面板11分别将相应的微型陶瓷加热片7压紧；上面板13通过螺栓连接的方式固定在微型加热炉转接板18，绕轴销20转动转接板17以微调微型晶体加热装置2对于激光光束的入射角度，使光束穿过微型晶体加热装置2一端的透光孔15并使倍频晶体6对准入射激光。
37.如图7所示，固体激光器倍频晶体的微型温控装置的具体加热流程为：
38.s1,通过软件，给加热炉主控板一个目标温度to；
39.s2,微型晶体加热装置2启动加热；
40.s3,加热炉主控板输出默认值直流电压vo值到温控单元微型陶瓷加热片7；
41.s4,延时2秒；
42.s5,通过温度传感器8反馈实时温度tr；
43.s6,计算tr和to的差值δt；
44.s7,使用pid控制算法获得直流电压vr；
45.s8,将vr输出到温控单元微型陶瓷加热片7；
46.s9,延时2秒；
47.s10,若此时温控单元加热不停止，则重复s5步骤；若此时温控单元加热停止，vr到达预定值0，停止循环算法，内部倍频晶体恒温模块保持近似恒温。
48.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。