CN113325901B - 一种大口径非线性晶体加热方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大口径非线性晶体加热方法、系统及装置，加热方法包括：密封腔体；利用加热设备对放置于所述密封腔体中的大口径非线性晶体加热；预设恒温电热机的温度值；控制所述加热设备对所述大口径非线性晶体加热，使得所述大口径非线性晶体的温度达到所述恒温电热机的温度值，并保持稳定状态；开启排气设备同时所述加热设备持续对所述大口径非线性晶体加热；控制所述加热设备和所述排气设备，保持密封腔体内温度恒定；利用测温设备测量大口径非线性晶体的温度分布，并与预期温度分布作对比，解决了大口径非线性晶体加热方法无法实现晶体温度分布呈现高斯分布的问题，使得大口径非线性晶体的温度分布呈现高斯分布，加热方法简单易于实施。

Description

一种大口径非线性晶体加热方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及晶体温度控制领域，尤其涉及一种能够实现大口径非线性晶体温度分布呈现高斯分布的加热方法、系统及装置。

背景技术

大口径晶体组件是激光设备中的重要光学元件，承担着激光频率转换的功能。晶体的特点是口径大、易碎、易潮解、导热系数小的特点，为了实现晶体在非临界相位匹配条件下实现高能量倍频转换，传统方法中只需将晶体温度控制在特定温度下即可，并且保证晶体的整体均匀性(ΔT≤0.1℃)即可，专利文件CN11136733A中，具体公开加热系统即大口径非线性晶体与晶体框通过机械夹持固连在一起，晶体框中镶嵌第一加热器和第三加热器，在晶体框的左右两侧分别黏贴第一隔热材料和第二隔热材料，第一强化加热板和第二强化加热板位于晶体框的两侧，分别通过安装在晶体框上侧的第一转轴和第二转轴与晶体框固连，在晶体框的下侧安装有第一密封开关和第二密封开关，第一密封开关连接第一强化加热板与晶体框，第二密封开关连接第二强化加热板与晶体框。第一强化加热板和第二强化加热板的外侧分别安装有第二加热器和第四加热器，并分别安装有温度传感器，并通过温度传感器和电源线和PID控制器控制第一强化加热板和第二强化加热板的温度，公开的加热方法和系统只能实现大口径非线性晶体温度分布呈现均匀分布，但是在某些相位匹配条件下，需要实现大口径非线性晶体的温度分布呈现高斯分布，但是公开的加热方法和系统无法实现大口径非线性晶体温度呈现高斯分布。

发明内容

本发明公开一种大口径非线性晶体加热方法、系统和装置，解决了现有公开的对于大口径非线性晶体加热方法和系统无法实现大口径非线性晶体温度分布呈现高斯分布的问题，可使得大口径非线性晶体的温度分布呈现高斯分布，加热方法和加热装置简单易于实施。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明一方面公开一种大口径非线性晶体加热方法，包括以下步骤：

密封腔体；

利用加热设备对放置于所述密封腔体中的大口径非线性晶体加热；

预设恒温电热机的温度值；

控制所述加热设备对所述大口径非线性晶体加热，使得所述大口径非线性晶体的温度达到所述恒温电热机的温度值，并保持稳定状态；

开启排气设备同时所述加热设备持续对所述大口径非线性晶体加热；

控制所述加热设备和所述排气设备，保持密封腔体内温度恒定；

利用测温设备测量大口径非线性晶体的温度分布，并与预期温度分布作对比。

进一步地，所述加热设备为热风枪。

进一步地，所述排气设备为排气风扇。

本发明另一方面公开一种大口径非线性晶体加热系统，包括腔体、加热模块、预设值模块、控制模块、排气模块、温度保持模块和测温模块，其中，腔体，所述腔体为密封性腔体；加热模块，所述加热模块设置于所述腔体内，用以实现对大口径非线性晶体加热；预设值模块用以预设恒温电热机的温度值；控制模块用以控制所述加热模块对大口径非线性晶体加热，使得大口径非线性晶体的温度达到所述预设值模块中预设的温度值，并保持稳定；排气模块用以实现所述腔体内的对流换热；温度保持模块用以保持所述腔体内的温度恒定；测温模块用以测量大口径非线性晶体的温度分布，并与预期温度分布作对比。

本发明再一方面公开一种大口径非线性晶体加热装置，包括腔体、晶体框、加热设备、排气设备、温度控制器、恒温电热机和红外测温仪，其中所述腔体包括窗体框和窗口玻璃，所述窗口玻璃安装于所述窗体框上；所述晶体框设置于所述腔体内，用以夹持大口径非线性晶体，所述晶体框上开设有循环水道，并通过水管与恒温水箱连接；所述加热设备固定安装于所述腔体内部，且对称安装于大口径非线性晶体的两侧，用以对大口径非线性晶体加热；所述排气设备固定安装于所述腔体内部，用以实现所述腔体内的对流换热；温度控制器用以通过控制恒温电热机和所述恒温水箱的温度，从而控制所述腔体内的温度；所述恒温电热机与所述加热设备相连，所述温度控制器通过调节控制所述恒温电热机的温度，进而控制所述加热设备的加热温度；红外测温仪用以测量大口径非线性晶体的温度分布。

进一步地，所述加热设备为热风枪。

进一步地，所述排气设备为排气风扇。

进一步地，所述排气设备的数量为两个，安装于所述腔体的壁面上，且位于大口径非线性晶体的两侧。

有益技术效果：

1、本发明公开一种大口径非线性晶体加热方法，包括以下步骤：密封腔体；利用加热设备对放置于所述密封腔体中的大口径非线性晶体加热；预设恒温电热机的温度值；控制所述加热设备对所述大口径非线性晶体加热，使得所述大口径非线性晶体的温度达到所述恒温电热机的温度值，并保持稳定状态；开启排气设备同时所述加热设备持续对所述大口径非线性晶体加热；控制所述加热设备和所述排气设备，保持密封腔体内温度恒定；利用测温设备测量大口径非线性晶体的温度分布，并与预期温度分布作对比，解决了现有公开的对于大口径非线性晶体加热方法和系统无法实现大口径非线性晶体温度分布呈现高斯分布的问题，可使得大口径非线性晶体的温度分布呈现高斯分布，加热方法简单易于实施；

2、本发明公开一种大口径非线性晶体加热装置，包括腔体、晶体框、加热设备、排气设备、温度控制器、恒温电热机和红外测温仪，其中所述腔体包括窗体框和窗口玻璃，所述窗口玻璃安装于所述窗体框上；所述晶体框设置于所述腔体内，用以夹持大口径非线性晶体，所述晶体框上开设有循环水道，并通过水管与恒温水箱连接；所述加热设备固定安装于所述腔体内部，且对称安装于大口径非线性晶体的两侧，用以对大口径非线性晶体加热；所述排气设备固定安装于所述腔体内部，用以实现所述腔体内的对流换热；温度控制器用以通过控制恒温电热机和所述恒温水箱的温度，从而控制所述腔体内的温度；所述恒温电热机与所述加热设备相连，所述温度控制器通过调节控制所述恒温电热机的温度，进而控制所述加热设备的加热温度；红外测温仪用以测量大口径非线性晶体的温度分布，能够用以实现大口径非线性晶体温度分布呈现高斯分布，且装置结构简单易于实施。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明一种大口径非线性晶体加热方法的流程图；

图2为本发明一种大口径非线性晶体加热装置的系统结构示意图；

图3为本发明一种大口径非线性晶体加热装置的加热逻辑示意图；

图4为利用本发明大口径非线性晶体加热装置得到的晶体温度分布图。

其中，1-腔体，11-窗体框，12-窗口玻璃，2-晶体框，3-加热设备，4-排气设备，5-温度控制器，6-恒温电热机，7-红外测温仪。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。

本发明一方面公开一种大口径非线性晶体加热方法，参见图1，包括以下步骤：

S1：密封腔体；

S2：利用加热设备对放置于密封腔体中的大口径非线性晶体加热；

具体地，利用可调节角度的热风枪对大口径非线性晶体中心加热点进行加热；

S3：预设恒温电热机的温度值；

具体地，设置恒温电热机的温度值；

S4：控制加热设备对大口径非线性晶体加热，使得大口径非线性晶体的温度达到恒温电热机的温度值，并保持稳定状态；

具体地，PID控制器控制热风枪对大口径非线性晶体加热，使得大口径非线性晶体的温度达到恒温电热机的设定温度，持续对大口径非线性晶体加热，通过热风枪吹出的热风与大口径非线性晶体间的空气实现对流换热，使得大口径非线性晶体的温度达到稳定状态；

S5：开启排气设备同时加热设备持续对大口径非线性晶体加热；

具体地，开启排气风扇，同时热风枪持续对大口径非线性晶体加热；

S6：控制加热设备和排气设备，保持密封腔体内温度恒定；

PID控制器通过控制排气风扇和热风枪，从而控制腔体内环境温度恒定，保持大口径非线性晶体的温度。

S7：利用测温设备测量大口径非线性晶体的温度分布，并与预期温度分布作对比；

具体地，利用红外测温仪测量大口径非线性晶体的温度分布，并与预期温度分布作对比，如果大口径非线性晶体的温度分布于预期温度分布相差不大，则停止加热；如果大口径非线性晶体的温度分布于预期温度分布差别较大，则分别调整热源和冷源的温度，进而使得大口径非线性晶体温度分布达到预期的温度分布。

本发明的另一方面公开一种大口径非线性晶体加热系统，包括腔体、加热模块、预设值模块、控制模块、排气模块、温度保持模块和测温模块，其中，腔体为密封的；加热模块，加热模块设置于所述腔体内，用以实现对大口径非线性晶体加热；预设值模块用以预设恒温电热机的温度值；控制模块用以控制加热模块对大口径非线性晶体加热，使得大口径非线性晶体的温度达到预设值模块中预设的温度值，并保持稳定；排气模块用以实现腔体内的对流换热；温度保持模块用以保持腔体内的温度恒定；测温模块用以测量大口径非线性晶体的温度分布，并与预期温度分布作对比。

本发明再一方面公开一种大口径非线性晶体加热装置，参见图2，包括腔体1、晶体框2、加热设备3、排气设备4、温度控制器5、恒温电热机6和红外测温仪7，，其中所述腔体1包括窗体框11和窗口玻璃12，所述窗口玻璃12滑动安装于所述窗体框11上；所述晶体框2设置于所述腔体1内，用以夹持大口径非线性晶体，所述晶体框2上开设有循环水道，并通过水管与恒温水箱8连接；所述加热设备3固定安装于所述腔体1内部，且对称安装于大口径非线性晶体的两侧，用以对大口径非线性晶体加热，优选地，加热设备3为热风枪；所述排气设备4固定安装于所述腔体1内部，用以实现所述腔体内的对流换热；温度控制器5用以通过控制恒温电热机6和所述恒温水箱8的温度，从而控制所述腔体1内的温度；所述恒温电热机6与所述加热设备3相连，所述温度控制器5通过调节控制所述恒温电热机6的温度，进而控制所述加热设备3的加热温度；红外测温仪7用以实时测量大口径非线性晶体的温度分布。

利用本申请公开的一种大口径非线性晶体加热装置进行加热大口径非线性晶体并使得晶体温度分布呈现高斯分布的具体工作原理，参见图3：

温度控制器5同时控制恒温电热机6和恒温水箱8，而恒温电热机6连接加热设备3，温度控制器5通过控制调节恒温电热机6的温度进而控制加热设备3对于大口径非线性晶体的温度，从而控制大口径非线性晶体中心的温度；恒温水箱8通过水管连接晶体框2，晶体框2上开设有循环水道，温度控制器5通过控制恒温水箱8的温度，为晶体框2提供恒温冷水，起到冷源的作用，从而控制大口径非线性晶体边缘的温度；红外测温仪用以测量大口径非线性晶体的温度分布，并与预期的温度分布对比，如果大口径非线性晶体的温度分布于预期温度分布相差较大，则分别调整热源和冷源的温度，进而使得大口径非线性晶体温度分布达到预期的温度分布。

利用本发明公开的大口径非线性晶体加热装置及加热方法得到的大口径非线性晶体的温度分布如图4所示，呈现比较优的高斯分布，通过实验证明了本发明公开的大口径非线性晶体加热装置及加热方法是非常有效的。

以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种大口径非线性晶体加热方法，其特征在于，包括以下步骤：

密封腔体；

利用加热设备对放置于所述腔体中的大口径非线性晶体加热，包括利用可调节角度的热风枪对大口径非线性晶体中心加热点进行加热；

预设恒温电热机的温度值；

控制所述加热设备对所述大口径非线性晶体加热，使得所述大口径非线性晶体的温度达到所述恒温电热机预设的温度值，并保持稳定状态，包括PID控制器控制热风枪对大口径非线性晶体加热，使得大口径非线性晶体的温度达到恒温电热机的设定温度，持续对大口径非线性晶体加热，通过热风枪吹出的热风与大口径非线性晶体间的空气实现对流换热，使得大口径非线性晶体的温度达到稳定状态；

开启排气设备同时所述加热设备持续对所述大口径非线性晶体加热；

控制所述加热设备和所述排气设备，保持腔体内温度恒定；

利用测温设备测量大口径非线性晶体的温度分布，并与预期温度分布作对比，使大口径非线性晶体中心和边缘的温度分布达到预期的高斯分布，包括利用红外测温仪测量大口径非线性晶体的温度分布，并与预期温度分布作对比，如果大口径非线性晶体的温度分布与预期温度分布相差不大，则停止加热；如果大口径非线性晶体的温度分布与预期温度分布差别较大，则分别调整热源和冷源的温度，使得大口径非线性晶体中心和边缘的温度分布达到预期的高斯分布；

所述冷源包括晶体框（2）和恒温水箱（8），晶体框（2）设置于腔体内，用以夹持大口径非线性晶体，晶体框（2）上开设有循环水道，并通过水管与恒温水箱（8）连接，用以控制大口径非线性晶体边缘的温度。

2.根据权利要求1所述的一种大口径非线性晶体加热方法，其特征在于，所述排气设备为排气风扇。

3.一种大口径非线性晶体加热系统，其特征在于，包括：

腔体，所述腔体为密封性腔体；

加热模块，所述加热模块设置于所述腔体内，用以实现对大口径非线性晶体加热，包括利用可调节角度的热风枪对大口径非线性晶体中心加热点进行加热；

冷源模块，所述冷源模块用以控制大口径非线性晶体边缘的温度；

预设值模块，用以预设恒温电热机的温度值；

控制模块，用以控制所述加热模块对大口径非线性晶体加热，使得大口径非线性晶体的温度达到所述预设值模块中预设的温度值，并保持稳定，包括PID控制器控制热风枪对大口径非线性晶体加热，使得大口径非线性晶体的温度达到恒温电热机的设定温度，持续对大口径非线性晶体加热，通过热风枪吹出的热风与大口径非线性晶体间的空气实现对流换热，使得大口径非线性晶体的温度达到稳定状态；

排气模块，用以实现所述腔体内的对流换热；

温度保持模块，用以保持所述腔体内的温度恒定；

测温模块，用以测量大口径非线性晶体的温度分布，并与预期温度分布作对比，包括利用红外测温仪测量大口径非线性晶体的温度分布，并与预期温度分布作对比，如果大口径非线性晶体的温度分布与预期温度分布相差不大，则停止加热；如果大口径非线性晶体的温度分布与预期温度分布差别较大，则分别调整热源和冷源的温度，使得大口径非线性晶体中心和边缘的温度分布达到预期的高斯分布。

4.一种大口径非线性晶体加热装置，其特征在于，包括：

腔体（1），所述腔体（1）包括窗体框（11）和窗口玻璃（12），所述窗口玻璃（12）安装于所述窗体框（11）上；

晶体框（2），所述晶体框（2）设置于所述腔体（1）内，用以夹持大口径非线性晶体，所述晶体框（2）上开设有循环水道，并通过水管与恒温水箱（8）连接，用以控制大口径非线性晶体边缘的温度；

加热设备（3），所述加热设备（3）固定安装于所述腔体（1）内部，且对称安装于大口径非线性晶体的两侧，用以对大口径非线性晶体中心加热点进行加热；

排气设备（4），所述排气设备（4）固定安装于所述腔体（1）内部，用以实现所述腔体（1）内的对流换热；

温度控制器（5），用以通过控制恒温电热机（6）和所述恒温水箱（8）的温度，从而控制所述腔体（1）内的温度；

恒温电热机（6），所述恒温电热机（6）与所述加热设备（3）相连，所述温度控制器（5）通过调节控制所述恒温电热机（6）的温度，进而控制所述加热设备（3）的加热温度；

红外测温仪（7），用以测量大口径非线性晶体的温度分布，并与预期温度分布作对比，如果大口径非线性晶体的温度分布于预期温度分布相差不大，则停止加热；如果大口径非线性晶体的温度分布于预期温度分布差别较大，则分别调整热源和冷源的温度，使得大口径非线性晶体中心和边缘的温度分布达到预期的高斯分布。

5.根据权利要求4所述的一种大口径非线性晶体加热装置，其特征在于，所述排气设备（4）为排气风扇。

6.根据权利要求4所述的一种大口径非线性晶体加热装置，其特征在于，所述排气设备（4）的数量为两个，安装于所述腔体（1）的壁面上，且位于大口径非线性晶体的两侧。

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