CN113300210A - 一种用于激光器长期稳定工作的温控箱 - Google Patents

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伍越
陈卫
王磊
部邵清
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
    • H01S5/02415—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element

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Abstract

本发明公开了一种用于激光器长期稳定工作的温控箱，包括：密封箱体，其包括相互不接触的内层金属导热板和外层金属导热板，所述内层金属导热板和外层金属导热板之间设置有隔热填充层和TEC，所述内层金属导热板上设置有测温电阻；DFB激光器安装底座，其固定设置在内层金属导热板内部的表面上，所述DFB激光器安装底座上设置有DFB激光器，所述DFB激光器的管脚与DFB激光器安装底座内部电路相连接，所述DFB激光器的输出端连接有穿过密封箱体的光纤；温度控制器，其分别与TEC、DFB激光器安装底座和测温电阻相连接。本发明的用于激光器长期稳定工作的温控箱具有实现激光器运行时的温度补偿，保证激光器的长期稳定工作，减少外部环境对激光器产生的影响。

Description

一种用于激光器长期稳定工作的温控箱
技术领域
本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种用于激光器长期稳定工作的温控箱。
背景技术
随着激光技术的不断发展，激光器在工业、科研等领域得到了越来越广泛的应用，特别是在测量领域，激光器的使用越来越频繁。在气体测量领域比较常见的是半导体激光器吸收光谱技术，这是一种利用激光器发出激光的波长随注入电流变化而产生波长扫描对气体进行检测的技术，通过扫描激光的波长，使光源在扫描过程中的某个波段通过待测气体的特定吸收谱线产生吸收效应，通过探测进而反演出待测气体的浓度。
半导体激光器吸收光谱技术一般采用功率较小的碟型封装激光器，这种碟型封装激光器内部包含了温度反馈控制模块，可以在环境温度变化较小时保持激光器的稳定运行。然而，外部环境温度还是会对激光器的性能产生很大影响，特别是在严苛的工业应用场所，环境温度产生大幅度的波动，就会导致激光器无法稳定工作在一个良好的状态，且发出激光的波长、功率也会产生波动，导致测量精度受到很大影响，因此保证激光器工作温度的稳定是提高其性能的重要手段。
为了解决上述问题，本发明提出了一种保证激光器长期稳定工作的温控箱，实现激光器，特别是碟型封装激光器在一个稳定的环境温度中的长期稳定。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于激光器长期稳定工作的温控箱，包括：
密封箱体，其包括相互不接触的内层金属导热板和外层金属导热板，所述内层金属导热板和外层金属导热板之间设置有隔热填充层，所述内层金属导热板和外层金属导热板之间还设置有TEC，所述内层金属导热板上设置有测温电阻；
DFB激光器安装底座，其固定设置在内层金属导热板内部的表面上，所述DFB激光器安装底座上设置有DFB激光器，所述DFB激光器的管脚与DFB激光器安装底座内部电路相连接，所述DFB激光器的输出端连接有穿过密封箱体的光纤；
温度控制器，其分别与TEC、DFB激光器安装底座和测温电阻相连接。
优选的是，所述DFB激光器安装底座通过导热硅脂固定连接在内层金属导热板内部的表面。
优选的是，所述TEC包括设置在水平方向上的第一TEC和第二TEC。
优选的是，所述第一TEC和第二TEC均分别包括多个相互串联或并联的TEC制冷片，且所述TEC制冷片的制冷面通过导热硅脂紧密贴合在内层金属导热板上，所述TEC制冷片的散热面通过导热硅脂紧密贴合在外层金属导热板上。
优选的是，所述隔热填充层为聚氨酯隔热填充层。
优选的是，所述测温电阻为精密铂电阻。
本发明至少包括以下有益效果：
通过设置的密封箱体和TEC，创建一个封闭、隔热、控温的环境，实现激光器长期运行时的温度补偿，可实现激光器，特别是碟型封装激光器的长期稳定工作，减少外部环境对激光器产生的影响。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
图1为本发明提供的装置正面剖面示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示的一种用于激光器长期稳定工作的温控箱，包括：
密封箱体1，其包括相互不接触的内层金属导热板11和外层金属导热板12，所述内层金属导热板11和外层金属导热板12之间设置有隔热填充层2，所述内层金属导热板11和外层金属导热板12之间还设置有TEC3，所述内层金属导热板11上设置有测温电阻4；
DFB激光器安装底座5，其固定设置在内层金属导热板11内部的表面上，所述DFB激光器安装底座5上设置有DFB激光器6，所述DFB激光器6的管脚(未示出)与DFB激光器安装底座5内部电路(未示出)相连接，所述DFB激光器6的输出端连接有穿过密封箱体1的光纤7；
温度控制器8，其分别与TEC3、DFB激光器安装底座5和测温电阻4相连接。
工作原理：接通电源，DFB激光器6和温度控制器8开始工作，DFB激光器安装底座5内部设置的激光器电源驱动板提供驱动电流控制DFB激光器工作，温度控制器8内部的激光器温度控制板(未示出)反馈控制DFB激光器本身的工作温度，同时温度控制器8还通过测温电阻4得到内层金属导热板11上的温度，并且通过控制TEC3，对环境外部的温度变化进行温控补偿，维持碟型封装激光器稳定工作，通过TEC3作为控温原件，结构小巧、集成方便，温控效果较好，设置的隔热填充层2能够隔绝装置内部和外部环境的温度，减少外界温度变化对DFB激光器的影响。
在上述技术方案中，所述DFB激光器安装底座5通过导热硅脂固定连接在内层金属导热板11内部的表面。采用这种方式，通过导热硅脂将DFB激光器安装底座固定在内层金属导热板内部的表面，增加DFB激光器安装底座与内层金属导热板的热耦合，降低热阻，使得DFB激光器安装底座上产生的热量能够通过导热硅脂传输到TEC的制冷面上，从而降低DFB激光器安装底座上的温度。
在上述技术方案中，所述TEC3包括设置在水平方向上的第一TEC31和第二TEC32。采用这种方式，在水平方向上独立设置第一TEC和第二TEC，增加温度调节的效果。
在上述技术方案中，所述第一TEC31和第二TEC32均分别包括多个相互串联或并联的TEC制冷片，且所述TEC制冷片的制冷面通过导热硅脂紧密贴合在内层金属导热板11上，所述TEC制冷片的散热面通过导热硅脂紧密贴合在外层金属导热板12上。采用这种方式，通过设置多个TEC制冷片，增大散热的面积，通过TEC对外部环境温度的变化进行温控补偿，维持DFB激光器的稳定工作，且采用相互串联或并联的方式，能够保证所有的TEC制冷片工作模式一致，同时，通过导热硅脂将TEC制冷片的制冷面紧密贴合在内层金属导热板上，通过导热硅脂将TEC制冷片的散热面紧密贴合在外层金属导热板上，增加接触部位的热耦合，降低热阻，加快温度的传输。
在上述技术方案中，所述隔热填充层2为聚氨酯隔热填充层。采用这种方式，聚氨酯隔热填充层，自身重量较轻，保温、隔热、隔音效果较好并且聚氨酯不助燃，使用时较为安全。
在上述技术方案中，所述测温电阻4为精密铂电阻。采用这种方式，精密铂电阻具有电阻线性好、精度高、性能稳定可靠的优点，使用精密铂电阻作为测温电阻能够实现温度的精密测量。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的用于激光器长期稳定工作的温控箱的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种用于DFB激光器长期稳定工作的温控箱，其特征在于，包括：
密封箱体，其包括相互不接触的内层金属导热板和外层金属导热板，所述内层金属导热板和外层金属导热板之间设置有隔热填充层，所述内层金属导热板和外层金属导热板之间还设置有TEC，所述内层金属导热板上设置有测温电阻；
DFB激光器安装底座，其固定设置在内层金属导热板内部的表面上，所述DFB激光器安装底座上设置有DFB激光器，所述DFB激光器的管脚与DFB激光器安装底座内部电路相连接，所述DFB激光器的输出端连接有穿过密封箱体的光纤；
温度控制器，其分别与TEC、DFB激光器安装底座和测温电阻相连接。
2.如权利要求1所述的用于DFB激光器长期稳定工作的温控箱，其特征在于，所述DFB激光器安装底座通过导热硅脂固定连接在内层金属导热板内部的表面。
3.如权利要求1所述的用于DFB激光器长期稳定工作的温控箱，其特征在于，所述TEC包括设置在水平方向上的第一TEC和第二TEC。
4.如权利要求3所述的用于DFB激光器长期稳定工作的温控箱，其特征在于，所述第一TEC和第二TEC均分别包括多个相互串联或并联的TEC制冷片，且所述TEC制冷片的制冷面通过导热硅脂紧密贴合在内层金属导热板上，所述TEC制冷片的散热面通过导热硅脂紧密贴合在外层金属导热板上。
5.如权利要求1所述的用于DFB激光器长期稳定工作的温控箱，其特征在于，所述隔热填充层为聚氨酯隔热填充层。
6.如权利要求1所述的用于DFB激光器长期稳定工作的温控箱，其特征在于，所述测温电阻为精密铂电阻。
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