CN103279149B - 一种温度补偿式恒温激光器及恒温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温度补偿式恒温激光器，其包括有由上至下层叠设置的一激光器主体、一恒温热沉组件及一流体热沉组件，恒温热沉组件上设有一温度补偿装置及一恒温热沉温度采集装置，流体热沉组件上设有一流体热沉温度采集装置，该流体热沉内设有腔体，且该腔体包括有一入口及一出口，激光器还包括有一流体输出装置及一数据处理单元，流体输出装置、温度补偿装置、恒温热沉温度采集装置及流体热沉温度采集装置均电连接于该数据处理单元。本发明相比现有技术而言，通过热平衡及温度补偿的方式实现了对激光器温度的高精度调谐，同时，其相比采用加热装置或者制冷装置直接与激光器进行热交换的温控方式而言，还具有较低的产品成本。

Description

一种温度补偿式恒温激光器及恒温方法

技术领域

本发明涉及恒温激光器及恒温方法，尤其涉及一种温度补偿式恒温激光器及恒温方法。

背景技术

半导体激光器在工作过程中所产生的热能将造成激光器的能效下降，从而带来效率降低、寿命降低等很多问题，其中，激光器件所发出激光的中心波长为808nm，为了避免激光的中心波长随着激光器件温度的变化而漂移，所以通常利用帕尔帖效应对激光器件进行半导体制冷。在帕尔贴效应中，电荷载体在导体中运动而形成电流，由于电荷载体在不同材料中处于不同的能级，所以当它从高能级向低能级运动时，就会释放出多余的热量，反之，就需要从外界吸收热量，即表现为制冷，现有的导电材料中，半导体材料具有极高的热电势，所以常用来制成热电制冷器，并利用该热电制冷器来调整激光器件的温度，但是，受热电制冷器的制冷、制热能力的影响，难以实现对大功率半导体激光器进行温度调谐。

为了满足大功率半导体激光器的温度调谐需求，现有技术中的恒温激光器如图16所示，激光器主体1、恒温热沉6和温度控制装置7依次层叠设置，其中温度控制装置7通过直接热交换的方式调整恒温热沉6的温度，再通过恒温热沉6进一步调整激光器主体1的温度，该温度控制装置7可以是电加热/制冷器、多个热电制冷器或者高精度水箱，这种温控方式，由于激光器主体1、恒温热沉6和温度控制装置7之间是通过热交换的方式进行温度调谐的，所以，容易出现温度延时、漂移等现象，导致温控精度较低，同时，由于采用了较多的或者价格较高的加热/制冷装置，使得激光器具有较高的产品成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种温度补偿式恒温激光器及恒温方法，本发明通过热平衡及温度补偿方法而实现了对激光器温度的高精度调谐，同时，还具有较低的产品成本。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种温度补偿式恒温激光器，其包括有由上至下层叠设置的一激光器主体、一恒温热沉组件及一流体热沉组件，所述恒温热沉组件上设有一温度补偿装置及一恒温热沉温度采集装置，所述流体热沉组件上设有一流体热沉温度采集装置，该流体热沉组件内设有腔体，且该腔体包括有一入口及一出口，所述激光器还包括有一流体输出装置及一数据处理单元，所述流体输出装置用于输出冷流体或者热流体且其流体输出口与所述腔体的入口相连通，所述流体输出装置、温度补偿装置、恒温热沉温度采集装置及流体热沉温度采集装置均电连接于该数据处理单元，所述数据处理单元用于对恒温热沉温度采集装置和流体热沉温度采集装置所采集的温度数据进行处理，之后分别发送控制指令至温度补偿装置和流体输出装置，且令激光器主体的热量与恒温热沉组件的热量之和等于流体热沉组件的热量。

优选地，所述恒温热沉温度采集装置和流体热沉温度采集装置均由一个、两个或者多个温度传感器构成，所述温度补偿装置由一个、两个或者多个温度补偿器构成。

优选地，所述激光器主体包括有一激光头及一激光泵浦装置，所述恒温热沉组件包括有一第一恒温热沉及一第二恒温热沉，所述温度补偿装置包括有至少一个第一温度补偿器及至少一个第二温度补偿器，所述恒温热沉温度采集装置包括有至少一个第一温度传感器及至少一个第二温度传感器。

优选地，所述激光头、第一恒温热沉及流体热沉组件依次层叠，所述第一温度补偿器及第一温度传感器均设于第一恒温热沉之上，所述激光泵浦装置、第二恒温热沉及流体热沉组件依次层叠，所述第二温度补偿器及第二温度传感器均设于第二恒温热沉之上，所述第一温度补偿器、第二温度补偿器、第一温度传感器及第二温度传感器均电连接于数据处理单元。

优选地，所述第一温度补偿器及第二温度补偿器均为电阻加热器、热电制冷器或电磁加热器中的任意一种或几种的组合。

优选地，所述流体热沉组件包括有第一流体热沉及第二流体热沉，所述流体热沉温度采集装置包括有至少一个第三温度传感器及至少一个第四温度传感器，所述第三温度传感器设于第一流体热沉上，所述第四温度传感器设于第二流体热沉上，所述第一流体热沉及第二流体热沉均设有腔体，每个腔体均设有入口和出口，所述第一流体热沉和第二流体热沉依次串联或者相互并联后，再与流体输出装置相连通，所述激光头、第一恒温热沉及第一流体热沉依次层叠，所述第一温度补偿器及第一温度传感器均设于第一恒温热沉之上，所述激光泵浦装置、第二恒温热沉及第二流体热沉依次层叠，所述第二温度补偿器及第二温度传感器均设于第二恒温热沉之上，所述第一温度补偿器、第二温度补偿器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器及第四温度传感器均电连接于数据处理单元。

优选地，所述流体输出装置为热泵型空调，其包括有一第一热交换器、一第二热交换器、一电磁四通换向阀、一压缩机及一毛细管，所述毛细管连接于第一热交换器的液体接口和第二热交换器的液体接口之间，第一热交换器的气体接口与电磁四通换向阀的室内接口相连，第二热交换器的气体接口与电磁四通换向阀的室外接口相连，压缩机连接于电磁四通换向阀的高压接口和低压接口之间，所述第一热交换器所产生的冷风或者热风通过流体输出口输出，或者，令液态流体流过第一热交换器，之后所产生的冷液或者热液通过流体输出口输出。

优选地，所述流体输出装置包括有一湿帘冷风机、一风扇及一电加热器，所述风扇与电加热器所产生的热风通过流体输出口输出，或者，所述湿帘冷风机所产生的冷风通过流体输出口输出。

优选地，所述流体输出装置包括有一冷液管、一冷液电磁阀、一热液管及一热液电磁阀，所述流体输出装置执行数据处理单元的控制指令而驱动冷液电磁阀以令冷液管与流体输出口连通，或者，驱动热液电磁阀以令热液管与流体输出口连通。

一种用于激光器的温度补偿式恒温方法，其包括如下步骤：

步骤S10，整机上电，所述恒温热沉温度采集装置采集恒温热沉组件的温度数据并传输至数据处理单元，所述流体热沉温度采集装置采集流体热沉组件的温度数据并传输至数据处理单元；

步骤S11，所述数据处理单元分别得到恒温热沉组件的热量和流体热沉组件的热量，同时输出控制指令至温度补偿装置，以调节温度补偿装置的热量，该数据处理单元对上述三个热量值进行处理，且满足如下公式：

Q1+Q2+Q3＝0，

以及，△Q1+△Q2+△Q3＝0，

其中，Q1为恒温热沉组件的热量，

Q2为温度补偿装置的热量，

Q3为流体热沉组件的热量，

△Q1为恒温热沉组件的热量的单位时间变化量，

△Q2为温度补偿装置的热量的单位时间变化量，

△Q3为流体热沉组件的热量的单位时间变化量；

步骤S12，所述数据处理单元实时监测Q1、Q2和Q3的数值，且发出控制指令分别至温度补偿装置和流体输出装置，令恒温热沉组件的热量保持在恒定值，以及，所述数据处理单元实时监测△Q1、△Q2和△Q3的数值，且发出控制指令分别至温度补偿装置和流体输出装置，令恒温热沉组件的热量保持在恒定值。

本发明公开的温度补偿式恒温激光器及恒温方法中，激光器主体产生热量为Q1，且该热量的单位时间变化量为△Q1，温度补偿装置所产生的热量为Q2，且该热量的单位时间变化量为△Q2，流体热沉组件所产生的热量为Q3，且该热量的单位时间变化量为△Q3，根据热平衡原理，若满足Q1+Q2+Q3＝0，以及△Q1+△Q2+△Q3＝0，则说明恒温热沉组件的温度可以保持恒定，所以，数据处理单元需及时调整温度补偿装置的驱动参数和流体输出装置的驱动参数，并将上述两种驱动参数以控制指令的形式分别发送至温度补偿装置和流体输出装置，温度补偿装置执行该控制指令而升温或者降温，流体输出装置执行该控制指令而调整流体的流量以及流体的温度，从而进一步调整温度补偿装置的热量变化量△Q2和流体热沉组件的热量变化量△Q3，且通过温度补偿的方式令△Q1、△Q2和△Q3保持在△Q1+△Q2+△Q3＝0的状态，以及，令Q1、Q2和Q3保持在Q1+Q2+Q3＝0的状态。本发明相比现有技术而言，通过热平衡及温度补偿的方式实现了对激光器温度的高精度调谐，同时，其相比采用价格高昂的加热装置或者制冷装置直接对激光器进行热交换的温控方式而言，还具有较低的产品成本。

附图说明

图1为本发明提出的温度补偿式恒温激光器的整体结构示意图。

图2为本发明提出的温度补偿式恒温激光器的电路框图。

图3为本发明第一实施例中温度补偿式恒温激光器的整体结构示意图。

图4为本发明第一实施例中温度补偿式恒温激光器的电路框图。

图5为本发明第二实施例中温度补偿式恒温激光器的整体结构示意图。

图6为本发明第三实施例中温度补偿式恒温激光器的整体结构示意图。

图7为本发明第二实施例和第三实施例的电路框图。

图8为本发明第四实施例中流体输出装置输出冷风时的整体结构示意图。

图9为本发明第四实施例中流体输出装置输出热风时的整体结构示意图。

图10为本发明第五实施例中流体输出装置输出冷风时的整体结构示意图。

图11为本发明第五实施例中流体输出装置输出热风时的整体结构示意图。

图12为本发明第六实施例中流体输出装置输出冷液时的整体结构示意图。

图13为本发明第六实施例中流体输出装置输出热液时的整体结构示意图。

图14为本发明第七实施例中流体输出装置输出冷液时的整体结构示意图。

图15为本发明第七实施例中流体输出装置输出热液时的整体结构示意图。

图16为现有技术中恒温激光器的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开一种温度补偿式恒温激光器，结合图1及图2所示，所述激光器包括有由上至下层叠设置的一激光器主体1、一恒温热沉组件2及一流体热沉组件3，所述恒温热沉组件2上设有一温度补偿装置21及一恒温热沉温度采集装置22，所述流体热沉组件3上设有一流体热沉温度采集装置32，该流体热沉组件3内设有腔体，且该腔体包括有一入口及一出口，所述激光器还包括有一流体输出装置4及一数据处理单元5，所述流体输出装置4用于输出冷流体或者热流体且其流体输出口与所述腔体的入口相连通，所述流体输出装置4、温度补偿装置21、恒温热沉温度采集装置22及流体热沉温度采集装置32均电连接于该数据处理单元5，所述数据处理单元5用于对恒温热沉温度采集装置22和流体热沉温度采集装置32所采集的温度数据进行处理，之后分别发送控制指令至温度补偿装置21和流体输出装置4，且令激光器主体1的热量与恒温热沉组件2的热量之和等于流体热沉组件3的热量。

在上述结构的温度补偿式激光器的基础之上，本发明还公开一种温度补偿式恒温方法，该方法包括如下步骤：

步骤S10，整机上电，所述恒温热沉温度采集装置22采集恒温热沉组件2所反映的温度数据并传输至数据处理单元5，所述流体热沉温度采集装置32采集流体热沉组件3所反映的温度数据并传输至数据处理单元5；

步骤S11，所述数据处理单元5分别得到恒温热沉组件2的热量和流体热沉组件3的热量，同时输出控制指令至温度补偿装置21，以调节温度补偿装置21的热量，该数据处理单元5对上述三个热量值进行处理，且满足如下公式：

Q1+Q2+Q3＝0，

以及，△Q1+△Q2+△Q3＝0，

其中，Q1为恒温热沉组件2的热量，

Q2为温度补偿装置21的热量，

Q3为流体热沉组件3的热量，

△Q1为恒温热沉组件2的热量的单位时间变化量，

△Q2为温度补偿装置21的热量的单位时间变化量，

△Q3为流体热沉组件3的热量的单位时间变化量；

步骤S12，所述数据处理单元5实时监测Q1、Q2和Q3的数值，且发出控制指令分别至温度补偿装置21和流体输出装置4，令恒温热沉组件2的热量保持在恒定值，以及，所述数据处理单元5实时监测△Q1、△Q2和△Q3的数值，且发出控制指令分别至温度补偿装置21和流体输出装置4，令恒温热沉组件2的热量保持在恒定值。

本发明提出的温度补偿式恒温激光器及恒温方法中，激光器主体1所产生的热量反映在恒温热沉组件2上，该恒温热沉组件2和温度补偿装置21所形成的热力系统与流体热沉组件3所形成的热力系统构成热平衡，其中，热平衡的原理为：在同一物体内或在可相互进行热交换的几个物体间，既不发生热的迁移，也不发生物质的相变而具有相同的温度状态。

上述温度补偿式恒温激光器的工作原理如下：

当激光器主体1内没有激光通过时，激光器主体1不产生热量，即恒温热沉组件2的热量不发生改变，该热量的单位时间变化量△Q1＝0，此时，温度补偿装置21所产生的热量为Q2，随着时间的推移，该热量的单位时间变化量为△Q2，且流体热沉组件3所产生的热量为Q3，随着时间的推移，该热量的单位时间变化量为△Q3，其中，当流体热沉组件3发出热量时，热量Q3上升，热量变化量△Q3为正值，当流体热沉组件3带走或者吸收热量时，热量Q3下降，热量变化量△Q3为负值，根据热平衡原理，若Q2＝Q3且满足Q1+Q2+Q3＝0，以及△Q2＝△Q3且满足△Q1+△Q2+△Q3＝0，则说明恒温热沉组件2的温度可以保持恒定，所以，数据处理单元5需及时调整温度补偿装置21的驱动参数和流体输出装置4的驱动参数，并将上述两种驱动参数以控制指令的形式分别发送至温度补偿装置21和流体输出装置4，温度补偿装置21执行该控制指令而升温或者降温，流体输出装置4执行该控制指令而调整流体的流量以及流体的温度，从而进一步调整温度补偿装置21的热量变化量△Q2和流体热沉组件3的热量变化量△Q3，且通过温度补偿的方式令二者保持在△Q2＝△Q3的状态，以及，令二者保持在Q2＝Q3的状态。

当激光器主体1内有泵浦激光通过时，由于上能级粒子自发辐射等因素，激光器主体1产生热量Q1，随着时间的推移，该热量的单位时间变化量为△Q1，此时，温度补偿装置21所产生的热量为Q2，随着时间的推移，该热量的单位时间变化量为△Q2，且流体热沉组件3所产生的热量为Q3，随着时间的推移，该热量的单位时间变化量为△Q3，其中，当流体热沉组件3发出热量时，热量Q3上升，热量变化量△Q3为正值，当流体热沉组件3带走或者吸收热量时，热量Q3下降，热量变化量△Q3为负值，根据热平衡原理，若满足Q1+Q2+Q3＝0，以及△Q1+△Q2+△Q3＝0，则说明恒温热沉组件2的温度可以保持恒定，所以，数据处理单元5需及时调整温度补偿装置21的驱动参数和流体输出装置4的驱动参数，并将上述两种驱动参数以控制指令的形式分别发送至温度补偿装置21和流体输出装置4，温度补偿装置21执行该控制指令而升温或者降温，流体输出装置4执行该控制指令而调整流体的流量以及流体的温度，从而进一步调整温度补偿装置21的热量变化量△Q2和流体热沉组件3的热量变化量△Q3，且通过温度补偿的方式令△Q1、△Q2和△Q3保持在△Q1+△Q2+△Q3＝0的状态，以及，令Q1、Q2和Q3保持在Q1+Q2+Q3＝0的状态。上述温度补偿式恒温激光器及恒温方法中，受流体输出装置4的温控精度的限制，使得流体热沉组件3的温控效果受到影响，所以该流体输出装置4用于粗略地对流体热沉组件3的温度进行调谐，之后，数据处理单元5根据热量变化量△Q2对温度补偿装置21的参数进行设置，并以该参数来驱动温度补偿装置21而实现高精度温度调谐，使得激光器主体1达到预设的温度范围或者指定的温度。本发明通过热平衡及温度补偿的方式实现了对激光器温度的高精度调谐，同时，其相比现有的用价格高昂的加热装置或者制冷装置直接对激光器进行热交换的温控方式而言，还具有较低的产品成本。

上述激光器中，所述恒温热沉温度采集装置22和流体热沉温度采集装置32均由一个、两个或者多个温度传感器构成，所述温度补偿装置21由一个、两个或者多个温度补偿器构成。其中，由于温度传感器和温度补偿装置21的数量和所处位置可以根据实际需要而灵活设置，所以，在本发明的技术方案中，对二者的数量和所处位置不做限制。

为了更好地阐述温度补偿式恒温激光器的组成结构以及各部件的连接关系，本发明提出如下实施例。

实施例1：

如图1、图2、图3及图4所示，所述激光器主体1包括有一激光头10及一激光泵浦装置11，所述恒温热沉组件2包括有一第一恒温热沉200及一第二恒温热沉201，所述温度补偿装置21包括有至少一个第一温度补偿器210及至少一个第二温度补偿器211，所述恒温热沉温度采集装置22包括有至少一个第一温度传感器220及至少一个第二温度传感器221。

所述激光头10、第一恒温热沉200及流体热沉组件3依次层叠，所述第一温度补偿器210及第一温度传感器220均设于第一恒温热沉200之上，所述激光泵浦装置11、第二恒温热沉201及流体热沉组件3依次层叠，所述第二温度补偿器211及第二温度传感器221均设于第二恒温热沉201之上，所述第一温度补偿器210、第二温度补偿器211、第一温度传感器220及第二温度传感器221均电连接于数据处理单元5。

其中，激光头10所产生的热量反映在第一恒温热沉200上，且第一恒温热沉200、第一温度补偿器210及流体热沉组件3形成热平衡，且第一恒温热沉200的热量为Q10，随着时间的推移，该热量的单位时间变化量为△Q10，此时，第一温度补偿器210的热量为Q20，该热量的单位时间变化量为△Q20，同时，流体热沉组件3的热量为Q3，随着时间的推移，该热量的单位变化量为△Q3，根据热平衡原理，若满足Q10+Q20+Q3＝0，以及△Q10+△Q20+△Q3＝0，则说明第一恒温热沉200的温度可以保持恒定，所以，数据处理单元5需及时调整第一温度补偿器210的驱动参数和流体输出装置4的驱动参数，并将上述两种驱动参数以控制指令的形式分别发送至第一温度补偿器210和流体输出装置4，从而进一步调整第一温度补偿器210的热量变化量△Q20和流体热沉组件3的热量变化量△Q3，且通过温度补偿的方式令△Q10、△Q20和△Q3保持在△Q10+△Q20+△Q3＝0的状态，以及，令Q10、Q20和Q3保持在Q10+Q20+Q3＝0的状态。

类似地，激光泵浦装置11所产生的热量反映在第二恒温热沉201上，且第二恒温热沉201、第二温度补偿器211及流体热沉组件3形成热平衡，且第二恒温热沉201的热量为Q11，随着时间的推移，该热量的单位时间变化量为△Q11，此时，第二温度补偿器211的热量为Q21，该热量的单位时间变化量为△Q21，同时，流体热沉组件3的热量为Q3，随着时间的推移，该热量的单位变化量为△Q3，根据热平衡原理，若满足Q11+Q21+Q3＝0，以及△Q11+△Q21+△Q3＝0，则说明第二恒温热沉201的温度可以保持恒定，所以，数据处理单元5需及时调整第二温度补偿器211的驱动参数和流体输出装置4的驱动参数，并将上述两种驱动参数以控制指令的形式分别发送至第二温度补偿器211和流体输出装置4，从而进一步调整第二温度补偿器211的热量变化量△Q21和流体热沉组件3的热量变化量△Q3，且通过温度补偿的方式令△Q11、△Q21和△Q3保持在△Q11+△Q21+△Q3＝0的状态，以及，令Q11、Q21和Q3保持在Q11+Q21+Q3＝0的状态。

本实施例中，所述第一温度补偿器210及第二温度补偿器211均为电阻加热器、热电制冷器或电磁加热器中的任意一种或几种的组合，其中，所述电阻加热器是采用电流流过导体的焦耳效应产生热能的加热装置，其可以是加热电阻丝、加热陶瓷等多种具体表现形式；所述热电制冷器是采用半导体制冷原理进行制冷或者制热的装置；所述电磁加热器，是采用电磁加热原理进行加热的装置。

实施例2：

如图1、图2、图5及图7所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，所述流体热沉组件3包括有第一流体热沉300及第二流体热沉301，所述流体热沉温度采集装置32包括有至少一个第三温度传感器320及至少一个第四温度传感器321，所述第三温度传感器320设于第一流体热沉300上，所述第四温度传感器321设于第二流体热沉301上，所述第一流体热沉300及第二流体热沉301均设有腔体，每个腔体均设有入口和出口，所述第一流体热沉300和第二流体热沉301依次串联后，再与流体输出装置4相连通，所述激光头10、第一恒温热沉200及第一流体热沉300依次层叠，所述第一温度补偿器210及第一温度传感器220均设于第一恒温热沉200之上，所述激光泵浦装置11、第二恒温热沉201及第二流体热沉301依次层叠，所述第二温度补偿器211及第二温度传感器221均设于第二恒温热沉201之上，所述第一温度补偿器210、第二温度补偿器211、第一温度传感器220、第二温度传感器221、第三温度传感器320及第四温度传感器321均电连接于数据处理单元5。

实施例3：

如图1、图2、图5、图6及图7所示，本实施例与实施例2的不同之处在于，所述第一流体热沉300和第二流体热沉301相互并联后，再与流体输出装置4相连通。

上述实施例2和实施例3只是流体热沉组件3的两种组成形式，并不用于限制本发明，在本发明的其他实施例中，所述第一流体热沉300可以是多个，多个第一流体热沉300依次串联、相互并联或者混联后，再与第一恒温热沉200相层叠；所述第二流体热沉301可以是多个，多个第二流体热沉301依次串联、相互并联或者混联后，再与第二恒温热沉201相层叠。

实施例2与实施例3的工作原理为：激光头10所产生的热量反映在第一恒温热沉200上，且第一恒温热沉200、第一温度补偿器210及第一流体热沉300形成热平衡，且第一恒温热沉200的热量为Q10，随着时间的推移，该热量的单位时间变化量为△Q10，此时，第一温度补偿器210的热量为Q20，该热量的单位时间变化量为△Q20，同时，第一流体热沉300的热量为Q30，随着时间的推移，该热量的单位变化量为△Q30，根据热平衡原理，若满足Q10+Q20+Q30＝0，以及△Q10+△Q20+△Q30＝0，则说明第一恒温热沉200的温度可以保持恒定，所以，数据处理单元5需及时调整第一温度补偿器210的驱动参数和流体输出装置4的驱动参数，并将上述两种驱动参数以控制指令的形式分别发送至第一温度补偿器210和流体输出装置4，从而进一步调整第一温度补偿器210的热量变化量△Q20和第一流体热沉300的热量变化量△Q30，且通过温度补偿的方式令△Q10、△Q20和△Q30保持在△Q10+△Q20+△Q30＝0的状态，以及，令Q10、Q20和Q30保持在Q10+Q20+Q30＝0的状态。

类似地，所述激光泵浦装置11所产生的热量反映在第二恒温热沉201上，且第二恒温热沉201、第二温度补偿器211及第二流体热沉301形成热平衡，且第二恒温热沉201的热量为Q11，随着时间的推移，该热量的单位时间变化量为△Q11，此时，第二温度补偿器211的热量为Q21，该热量的单位时间变化量为△Q21，同时，第二流体热沉301的热量为Q31，随着时间的推移，该热量的单位变化量为△Q31，根据热平衡原理，若满足Q11+Q21+Q31＝0，以及△Q11+△Q21+△Q31＝0，则说明第二恒温热沉201的温度可以保持恒定，所以，数据处理单元5需及时调整第二温度补偿器211的驱动参数和流体输出装置4的驱动参数，并将上述两种驱动参数以控制指令的形式分别发送至第二温度补偿器211和流体输出装置4，从而进一步调整第二温度补偿器211的热量变化量△Q21和第二流体热沉301的热量变化量△Q31，且通过温度补偿的方式令△Q11、△Q21和△Q31保持在△Q11+△Q21+△Q31＝0的状态，以及，令Q11、Q21和Q31保持在Q11+Q21+Q31＝0的状态。

上述技术方案中的流体输出装置4输出的流体为冷、热风或者为冷、热液，并通过该流体对流体热沉组件3的热量进行调整，其中，每个流体热沉的腔体内均设有散热片31，该散热片31用以提高流体与流体热沉的热交换效率。为了更加清楚地阐述该流体输出装置4的组成结构，本发明提出如下实施例。

实施例4：

如图1、图2、图8及图9所示，所述流体输出装置4为热泵型空调，其包括有一第一热交换器52、一第二热交换器53、一电磁四通换向阀54、一压缩机55及一毛细管56，所述毛细管56连接于第一热交换器52的液体接口和第二热交换器53的液体接口之间，第一热交换器52的气体接口与电磁四通换向阀54的室内接口相连，第二热交换器53的气体接口与电磁四通换向阀54的室外接口相连，压缩机55连接于电磁四通换向阀54的高压接口和低压接口之间，在数据处理单元5的控制作用下，所述第一热交换器52所产生的冷风或者热风通过流体输出口51输出。这种结构的流体输出装置4，其优势在于所输出的冷风和热风的可控性好，且制冷和制热效率较高。

实施例5：

结合图1、图2、图10及图11所示，所述流体输出装置4包括有一湿帘冷风机57、一风扇58及一电加热器59，在数据处理单元5的控制作用下，所述风扇58与电加热器59所产生的热风通过流体输出口51输出，或者，所述湿帘冷风机57所产生的冷风通过流体输出口51输出。这种结构的流体输出装置4，其优势在于结构简单、成本低廉，易于批量化生产。

实施例6：

结合图1、图2、图12及图13所示，本实施例与实施例4的区别在于，液态流体流过第一热交换器52，之后所产生的冷液或者热液通过流体输出口51输出，实际应用中，该液态流体可以是水、汽车冷冻液或者其他热交换能力较好的液态流体。

实施例7：

结合图1、图14及图15所示，所述流体输出装置4包括有一冷液管57、一冷液电磁阀570、一热液管58及一热液电磁阀580，所述流体输出装置4执行数据处理单元5的控制指令而驱动冷液电磁阀570以令冷液管57与流体输出口51连通，或者，驱动热液电磁阀580以令热液管58与流体输出口51连通。其中，冷液管57和热液管58来源于工厂内部循环水，也可以是其他方式所产生的冷液和热液，这种结构的流体输出装置4，其优势在于结构简单、成本低廉，易于生产。

本发明公开的温度补偿式恒温激光器及恒温方法中，激光器主体1产生热量为Q1，且该热量的单位时间变化量为△Q1，温度补偿装置21所产生的热量为Q2，且该热量的单位时间变化量为△Q2，流体热沉组件3所产生的热量为Q3，且该热量的单位时间变化量为△Q3，根据热平衡原理，若满足Q1+Q2+Q3＝0，以及△Q1+△Q2+△Q3＝0，则说明恒温热沉组件2的温度可以保持恒定，所以，数据处理单元5需及时调整温度补偿装置21的驱动参数和流体输出装置4的驱动参数，并将上述两种驱动参数以控制指令的形式分别发送至温度补偿装置21和流体输出装置4，温度补偿装置21执行该控制指令而升温或者降温，流体输出装置4执行该控制指令而调整流体的流量以及流体的温度，从而进一步调整温度补偿装置21的热量变化量△Q2和流体热沉组件3的热量变化量△Q3，且通过温度补偿的方式令△Q1、△Q2和△Q3保持在△Q1+△Q2+△Q3＝0的状态，以及，令Q1、Q2和Q3保持在Q1+Q2+Q3＝0的状态。在此应当说明的是，本发明技术方案中所提到的升温、降温、高温或者低温，均相对于被控对象的温度而言，且只是为了更加明了地阐述本发明的技术方案。本发明相比现有技术而言，通过热平衡及温度补偿的方式实现了对激光器温度的高精度调谐，同时，其相比采用价格高昂的加热装置或者制冷装置直接对激光器进行热交换的温控方式而言，还具有较低的产品成本。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种温度补偿式恒温激光器，其特征在于，所述激光器包括有由上至下层叠设置的一激光器主体(1)、一恒温热沉组件(2)及一流体热沉组件(3)，所述恒温热沉组件(2)上设有一温度补偿装置(21)及一恒温热沉温度采集装置(22)，所述流体热沉组件(3)上设有一流体热沉温度采集装置(32)，该流体热沉组件(3)内设有腔体，且该腔体包括有一入口及一出口，所述激光器还包括有一流体输出装置(4)及一数据处理单元(5)，所述流体输出装置(4)用于输出冷流体或者热流体且其流体输出口与所述腔体的入口相连通，所述流体输出装置(4)、温度补偿装置(21)、恒温热沉温度采集装置(22)及流体热沉温度采集装置(32)均电连接于该数据处理单元(5)，所述数据处理单元(5)用于对恒温热沉温度采集装置(22)和流体热沉温度采集装置(32)所采集的温度数据进行处理，之后分别发送控制指令至温度补偿装置(21)和流体输出装置(4)，且令激光器主体(1)的热量与恒温热沉组件(2)的热量之和等于流体热沉组件(3)的热量。

2.如权利要求1所述的温度补偿式恒温激光器，其特征在于，所述恒温热沉温度采集装置(22)和流体热沉温度采集装置(32)均由一个、两个或者多个温度传感器构成，所述温度补偿装置(21)由一个、两个或者多个温度补偿器构成。

3.如权利要求1所述的温度补偿式恒温激光器，其特征在于，所述激光器主体(1)包括有一激光头(10)及一激光泵浦装置(11)，所述恒温热沉组件(2)包括有一第一恒温热沉(200)及一第二恒温热沉(201)，所述温度补偿装置(21)包括有至少一个第一温度补偿器(210)及至少一个第二温度补偿器(211)，所述恒温热沉温度采集装置(22)包括有至少一个第一温度传感器(220)及至少一个第二温度传感器(221)。

4.如权利要求3所述的温度补偿式恒温激光器，其特征在于，所述激光头(10)、第一恒温热沉(200)及流体热沉组件(3)依次层叠，所述第一温度补偿器(210)及第一温度传感器(220)均设于第一恒温热沉(200)之上，所述激光泵浦装置(11)、第二恒温热沉(201)及流体热沉组件(3)依次层叠，所述第二温度补偿器(211)及第二温度传感器(221)均设于第二恒温热沉(201)之上，所述第一温度补偿器(210)、第二温度补偿器(211)、第一温度传感器(220)及第二温度传感器(221)均电连接于数据处理单元(5)。

5.如权利要求4所述的温度补偿式恒温激光器，其特征在于，所述第一温度补偿器(210)及第二温度补偿器(211)均为电阻加热器、热电制冷器或电磁加热器中的任意一种或几种的组合。

6.如权利要求3所述的温度补偿式恒温激光器，其特征在于，所述流体热沉组件(3)包括有第一流体热沉(300)及一第二流体热沉(301)，所述流体热沉温度采集装置(32)包括有至少一个第三温度传感器(320)及至少一个第四温度传感器(321)，所述第三温度传感器(320)设于第一流体热沉(300)上，所述第四温度传感器(321)设于第二流体热沉(301)上，所述第一流体热沉(300)及第二流体热沉(301)均设有腔体，每个腔体均设有入口和出口，所述第一流体热沉(300)和第二流体热沉(301)依次串联或者相互并联后，再与流体输出装置(4)相连通，所述激光头(10)、第一恒温热沉(200)及第一流体热沉(300)依次层叠，所述第一温度补偿器(210)及第一温度传感器(220)均设于第一恒温热沉(200)之上，所述激光泵浦装置(11)、第二恒温热沉(201)及第二流体热沉(301)依次层叠，所述第二温度补偿器(211)及第二温度传感器(221)均设于第二恒温热沉(201)之上，所述第一温度补偿器(210)、第二温度补偿器(211)、第一温度传感器(220)、第二温度传感器(221)、第三温度传感器(320)及第四温度传感器(321)均电连接于数据处理单元(5)。

7.如权利要求1所述的温度补偿式恒温激光器，其特征在于，所述流体输出装置(4)为热泵型空调，其包括有一第一热交换器(52)、一第二热交换器(53)、一电磁四通换向阀(54)、一压缩机(55)及一毛细管(56)，所述毛细管(56)连接于第一热交换器(52)的液体接口和第二热交换器(53)的液体接口之间，第一热交换器(52)的气体接口与电磁四通换向阀(54)的室内接口相连，第二热交换器(53)的气体接口与电磁四通换向阀(54)的室外接口相连，压缩机(55)连接于电磁四通换向阀(54)的高压接口和低压接口之间，所述第一热交换器(52)所产生的冷风或者热风通过流体输出口(51)输出，或者，令液态流体流过第一热交换器(52)，之后所产生的冷液或者热液通过流体输出口(51)输出。

8.如权利要求1所述的温度补偿式恒温激光器，其特征在于，所述流体输出装置(4)包括有一湿帘冷风机(57)、一风扇(58)及一电加热器(59)，所述风扇(58)与电加热器(59)所产生的热风通过流体输出口(51)输出，或者，所述湿帘冷风机(57)所产生的冷风通过流体输出口(51)输出。

9.如权利要求1所述的温度补偿式恒温激光器，其特征在于，所述流体输出装置(4)包括有一冷液管(57)、一冷液电磁阀(570)、一热液管(58)及一热液电磁阀(580)，所述流体输出装置(4)执行数据处理单元(5)的控制指令而驱动冷液电磁阀(570)以令冷液管(57)与流体输出口(51)连通，或者，驱动热液电磁阀(580)以令热液管(58)与流体输出口(51)连通。

10.一种用于权利要求1所述的激光器的温度补偿式恒温方法，其特征在于，所述恒温方法包括如下步骤：

步骤S10，整机上电，所述恒温热沉温度采集装置(22)采集恒温热沉组件(2)所反映的温度数据并传输至数据处理单元(5)，所述流体热沉温度采集装置(32)采集流体热沉组件(3)所反映的温度数据并传输至数据处理单元(5)；

步骤S11，所述数据处理单元(5)分别得到恒温热沉组件(2)的热量和流体热沉组件(3)的热量，同时输出控制指令至温度补偿装置(21)，以调节温度补偿装置(21)的热量，该数据处理单元(5)对上述三个热量值进行处理，且满足如下公式：

Q1+Q2+Q3＝0，

以及，△Q1+△Q2+△Q3＝0，

其中，Q1为恒温热沉组件(2)的热量，

Q2为温度补偿装置(21)的热量，

Q3为流体热沉组件(3)的热量，

△Q1为恒温热沉组件(2)的热量的单位时间变化量，

△Q2为温度补偿装置(21)的热量的单位时间变化量，

△Q3为流体热沉组件(3)的热量的单位时间变化量；

步骤S12，所述数据处理单元(5)实时监测Q1、Q2和Q3的数值，且发出控制指令分别至温度补偿装置(21)和流体输出装置(4)，令恒温热沉组件(2)的热量保持在恒定值，以及，所述数据处理单元(5)实时监测△Q1、△Q2和△Q3的数值，且发出控制指令分别至温度补偿装置(21)和流体输出装置(4)，令恒温热沉组件(2)的热量保持在恒定值。