CN104466627A - 一种激光非线性晶体柔性温控器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光非线性晶体柔性温控器的技术方案，该方案包括有温控底座、设置在温控底座上的非线性晶体、保持罩、上柔性释热单元、侧柔性释热单元；保持罩固定在温控底座上部；上柔性释热单元设置在保持罩内；上柔性释热单元与非线性晶体顶面接触；侧柔性释热单元设置在保持罩和温控底座之间；侧柔性释热单元与非线性晶体侧面接触。该方案结合了热补偿原理和柔性释热原理，有效提高了非线性晶体的耐温冲击与抗振动综合性能，能够实现在大温差、振动环境下保证激光器非线性晶体稳定、可靠夹持装置，解决大温差、强振动环境下激光器温度与振动环境适应性问题。
Description
技术领域
本发明涉及的是激光器技术，尤其是一种激光非线性晶体柔性温控器。
背景技术
在现有技术中，固体激光器由于其体积小，功率高，寿命长等特点，在光电对抗、大气环境监测、医疗以及光谱学研究等诸多领域中具有极其广阔的应用前景。采用光参量振荡（OPO）技术，可以产生宽光谱可调谐激光输出，并且将现有的1μm激光波长转换到中红外3-5μm波段。随着性能优异抽运源以及大尺寸、高性能中红外非线性晶体制备技术的发展，OPO技术相继实现了从紫外到远红外的全波段调谐、从连续到超短脉冲的整个时间谱范围运转。但是对于OPO技术实现中关键的非线性晶体器件耐温冲击与抗振动适应能力研究报到还相对较少。为保证出光光学指标，往往需要非线性晶体工作在100℃甚至更高温度环境。如何在保证非线性晶体具备足够抗振动性能的同时，保持极高的耐温度冲击性能成为保证非线性晶体在复杂环境下寿命与可靠性的关键，并成为制约半导体激光器整体可靠性与寿命的瓶颈。
发明内容
本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种激光非线性晶体柔性温控器的技术方案，该方案结合了热补偿原理和柔性释热原理，有效提高了非线性晶体的耐温冲击与抗振动综合性能，能够实现在大温差、振动环境下保证激光器非线性晶体稳定、可靠夹持装置，解决大温差、强振动环境下激光器温度计振动环境适应性问题。
本方案是通过如下技术措施来实现的：
一种激光非线性晶体柔性温控器，包括有温控底座、设置在温控底座上的非线性晶体、保持罩、上柔性释热单元、侧柔性释热单元；保持罩固定在温控底座上部；上柔性释热单元设置在保持罩内；上柔性释热单元与非线性晶体顶面接触；侧柔性释热单元设置在保持罩和温控底座之间；侧柔性释热单元与非线性晶体侧面接触。
作为本方案的优选：温控底座内部设置有温控执行单元。
作为本方案的优选：上柔性释热单元包括有接触片、缓冲部件和预紧机构；接触片直接与非线性晶体接触；缓冲部件设置于接触片和预紧机构之间并为器件提供热致应力释放途径；预紧机构为器件提供合理的预紧力。
作为本方案的优选：侧柔性释热单元包括有接触片、缓冲部件和预紧机构；接触片直接与非线性晶体接触；缓冲部件设置于接触片和预紧机构之间并为器件提供热致应力释放途径；预紧机构为器件提供合理的预紧力。
作为本方案的优选：温控执行单元包括有陶瓷封装加热器和PT100。
作为本方案的优选：接触片与非线性晶体的接触面的表面粗糙度小于Ra0.8；接触片的材料为高导热紫铜。
作为本方案的优选：缓冲部件采用高弹性硅胶，在尺寸与结构上结合非线性晶体、温控底座、接触片、预紧机构和保持罩等的材料的热膨胀系数整体实现热变形匹配，预紧变形量处于0.2-3mm范围内。
作为本方案的优选：预紧机构采用7075-T6材料，厚度尺寸处于0.5-2mm范围内。
本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中柔性释热单元在一定的柔性预压力作用下可靠的夹紧非线性晶体，从而保证晶体组件的抗振动能力，能实现结构抵抗-50℃~70℃环境温度和100℃的工作温度的冲击；在抗振动方面，能够适应10g冲击振动环境。通过热补偿原理和柔性释热原理的结合，能够保证器件具备足够的热适应性能的同时，保证器件具备足够的刚度以抵抗不同的振动环境
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1为温控底座，2为保持罩，3为上柔性释热单元，4为侧柔性释热单元，5为接触片，6为缓冲部件，7为预紧机构，8为温控执行单元，9为非线性晶体。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。
通过附图可以看出，本方案包括有温控底座、设置在温控底座上的非线性晶体、保持罩、上柔性释热单元、侧柔性释热单元；保持罩固定在温控底座上部；上柔性释热单元设置在保持罩内；上柔性释热单元与非线性晶体顶面接触；侧柔性释热单元设置在保持罩和温控底座之间；侧柔性释热单元与非线性晶体侧面接触；温控底座内部设置有温控执行单元；上柔性释热单元包括有接触片、缓冲部件和预紧机构；接触片直接与非线性晶体接触；缓冲部件设置于接触片和预紧机构之间并为器件提供热致应力释放途径；预紧机构为器件提供合理的预紧力；侧柔性释热单元包括有接触片、缓冲部件和预紧机构；接触片直接与非线性晶体接触；缓冲部件设置于接触片和预紧机构之间并为器件提供热致应力释放途径；预紧机构为器件提供合理的预紧力；温控执行单元包括有陶瓷封装加热器和PT100；接触片与非线性晶体的接触面的表面粗糙度小于Ra0.8；接触片的材料为高导热紫铜；缓冲部件采用高弹性硅胶，在尺寸与结构上结合非线性晶体、温控底座、接触片、预紧机构和保持罩等的材料的热膨胀系数整体实现热变形匹配，预紧变形量处于0.2-3mm范围内；预紧机构采用7075-T6材料，厚度尺寸处于0.5-2mm范围内。
本方案的温控系统通过高度轻量化，高精度陶瓷封装加热器和PT100传感器构成的温控系统执行部件集成于温控座之中为非线性晶体提供稳定的工作温度环境。非线性晶体置于经过精密抛光处理的高精度温控底座台阶安装面上，通过保持罩固定顶柔性释热单元和侧柔性释热单元压紧非线性晶体非光学表面。柔性释热单元在一定的柔性预压力作用下可靠的夹紧非线性晶体，从而保证晶体组件的抗振动能力。在选材与尺寸设计上，柔性释热单元充分考虑了整体结构的热变形匹配，从而尽最大可能的减少因温度冲击传递到非线性晶体上的热致应力。当环境温度发生变化或从非工作状态变为工作状态而承受温度冲击时，柔性释热单元通过自身的调节，将大于设计预压应力阈值的热致应力吸收掉，从而保证晶体的安全。
柔性释热单元由接触片、缓冲部件和预紧机构三部分组成；接触片直接与非线性晶体接触，其接触表面尺寸精度及粗糙度要求高，材料采用高导热紫铜以尽可能避免出现局部温度场对非线性晶体温度的均匀性造成影响；缓冲部件采用高弹性硅胶，为非线性晶体出现过大热致应力时提供应力释放途径；预紧机构为器件提供合理的设计预紧。
整个器件设计过程中充分考虑各部位不同材料热膨胀系数的不同，配合尺寸设计从而实现消热化柔性功能，从而具备极高的温度适应性和抗振动能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种激光非线性晶体柔性温控器，其特征是：包括有温控底座、设置在温控底座上的非线性晶体、保持罩、上柔性释热单元、侧柔性释热单元；所述保持罩固定在温控底座上部；所述上柔性释热单元设置在保持罩内；所述上柔性释热单元与非线性晶体顶面接触；所述侧柔性释热单元设置在保持罩和温控底座之间；所述侧柔性释热单元与非线性晶体侧面接触。
2. 根据权利要求1所述的一种激光非线性晶体柔性温控器，其特征是：所述温控底座内部设置有温控执行单元。
3. 根据权利要求1所述的一种激光非线性晶体柔性温控器，其特征是：所述上柔性释热单元包括有接触片、缓冲部件和预紧机构；接触片直接与非线性晶体接触；缓冲部件设置于接触片和预紧机构之间并为器件提供热致应力释放途径；预紧机构为器件提供合理的预紧力。
4. 根据权利要求1所述的一种激光非线性晶体柔性温控器，其特征是：所述侧柔性释热单元包括有接触片、缓冲部件和预紧机构；接触片直接与非线性晶体接触；缓冲部件设置于接触片和预紧机构之间并为器件提供热致应力释放途径；预紧机构为器件提供合理的预紧力。
5. 根据权利要求2所述的一种激光非线性晶体柔性温控器，其特征是：所述温控执行单元包括有陶瓷封装加热器和PT10000。
6. 根据权利要求3或4所述的一种激光非线性晶体柔性温控器，其特征是：所述接触片与非线性晶体的接触面的表面粗糙度小于Ra0.8；所述接触片的材料为高导热紫铜。
7. 根据权利要求3或4所述的一种激光非线性晶体柔性温控器，其特征是：所述缓冲部件采用高弹性硅胶，在尺寸与结构上结合非线性晶体、温控底座、接触片、预紧机构和保持罩等的材料的热膨胀系数整体实现热变形匹配，预紧变形量处于0.2-3mm范围内。
8. 根据权利要求3或4所述的一种激光非线性晶体柔性温控器，其特征是：所述预紧机构采用7075-T6材料，厚度尺寸处于0.5-2mm范围内。
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