CN203242908U - 一种激光器件温度调谐锁定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种激光器件温度调谐锁定装置，其包括有由上至下依次设置的一散热风扇、一第一热沉、至少一个热电制冷器及一第二热沉，所述热电制冷器的热端面与第一热沉贴合，其冷端面与第二热沉贴合，所述第一热沉上设有至少一个第一温度传感器，所述第二热沉上设有至少一个第二温度传感器；所述温度调谐锁定装置还包括有一数据处理单元，所述第一温度传感器和第二温度传感器分别连接于该数据处理单元；所述数据处理单元和散热风扇之间连接有一风扇驱动模块；所述数据处理单元和热电制冷器之间连接有一制冷器驱动模块。该温度调谐锁定装置能够实现对激光器件的温度调谐和温度锁定，使得激光器件所发出的激光波长具有更好的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光器件温度控制技术领域，尤其涉及一种激光器件温度调谐锁定装置。
背景技术
激光器件所发出激光的中心波长为808nm，其工作过程中，由于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，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，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，并利用该热量制冷器来降低激光器件的温度。现有的激光器件制冷装置中，激光器件所发出的热量通过一热沉而传导至热电制冷器的冷端，热电制冷器的热端再通过另一热沉而将热量传导出去，这种类型的制冷装置，由于热电制冷器在恒电流条件下工作，使得其单位时间内的制冷量无法调节，然而激光晶体只在吸收808nm波长的激光时才会产生受激辐射，所以，难以保证激光器件所发出的激光波长的稳定性。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种激光器件温度调谐锁定装置，该温度调谐锁定装置能够自动调节其在单位时间内的制冷量，从而实现了对激光器件的温度调谐和温度锁定，使得激光器件所发出的激光波长具有更好的稳定性。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。
一种激光器件温度调谐锁定装置，其包括有由上至下依次设置的一散热风扇、一第一热沉、至少一个热电制冷器及一第二热沉，所述热电制冷器的热端面与第一热沉贴合，其冷端面与第二热沉贴合，所述第一热沉上设有至少一个第一温度传感器，所述第二热沉上设有至少一个第二温度传感器；所述温度调谐锁定装置还包括有一数据处理单元，所述第一温度传感器和第二温度传感器分别连接于该数据处理单元，该数据处理单元用于对第一温度传感器和第二温度传感器所采集的温度数据进行处理，并根据处理结果发出控制指令；所述数据处理单元和散热风扇之间连接有一风扇驱动模块，所述风扇驱动模块用于执行数据处理单元的控制指令而调节散热风扇的转速；所述数据处理单元和热电制冷器之间连接有一制冷器驱动模块，所述制冷器驱动模块用于执行数据处理单元的控制指令而调节流过热电制冷器的电流。
优选地，所述热电制冷器的热端面与第一热沉之间通过第一导热层贴合，所述第一导热层是导热膜或者导热硅胶。
优选地，所述热电制冷器的冷端面与第二热沉之间通过第二导热层贴合，所述第二导热层是导热膜或者导热硅胶。
优选地，所述第一热沉的下表面面积大于热电制冷器的热端面面积，所述第一温度传感器的数量是多个，所述第一热沉的上表面和下表面均设置有第一温度传感器。
优选地，所述第二热沉的上表面面积大于热电制冷器的冷端面面积，所述第二温度传感器的数量是多个，所述第二热沉的上表面和下表面均设置有第二温度传感器。
优选地，所述热电制冷器的数量是多个，多个热电制冷器相互并联或者依次串联后再连接至制冷器驱动模块。
优选地，所述第一热沉上设有多个散热片，所述散热片与散热风扇固定连接。
优选地，所述第一热沉的表面呈凹凸状设置。
优选地，所述第一热沉的表面涂覆有散热涂料。
优选地，所述第一温度传感器和第二温度传感器均是热敏电阻。
本实用新型公开的激光器件温度调谐锁定装置中，当需要降低激光器件的温度时，可加大流过热电制冷器的电流以提高其单位时间的制冷量，且加快散热风扇的转速以提高其单位时间的散热量，使得激光器件的温度降低；当需要升高激光器件的温度时，可减小流过热电制冷器的电流以降低其单位时间的制冷量，且减慢散热风扇的转速以减少其单位时间的散热量，使得激光器件的温度升高。通过以上两种调节方式而实现了对激光器件的温度调谐。该温度调谐锁定装置在实际应用中，可将激光器件所发出激光的中心波长在808nm时所应具备的预设温度数据存储于数据处理单元，由于第一温度传感器和第二温度传感器将第一热沉和第二热沉的温度实时地反馈回数据处理单元，使得数据处理单元能够对二者的温度进行实时监控，并根据上述的预设温度数据而实时地调节流过热电制冷器的电流大小以及散热风扇的转速，以令激光器件的工作温度保持在预设温度，从而实现对激光器件工作温度的锁定。结合以上几点可以看出，本实用新型公开的温度调谐锁定装置能够自动调节其在单位时间内的制冷量，从而实现了对激光器件的温度调谐和温度锁定，使得激光器件所发出的激光波长具有更好的稳定性。
附图说明
图1为本实用新型提出的激光器件温度调谐锁定装置的侧向剖面示意图。
图2为本实用新型提出的激光器件温度调谐锁定装置的电路框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作更加详细的描述。
本实用新型公开一种激光器件温度调谐锁定装置，结合图1及图2所示其包括有由上至下依次设置的一散热风扇1、一第一热沉2、至少一个热电制冷器3及一第二热沉4，所述热电制冷器3的热端面与第一热沉2贴合，其冷端面与第二热沉4贴合，所述第一热沉2上设有至少一个第一温度传感器5，所述第二热沉4上设有至少一个第二温度传感器6；所述温度调谐锁定装置还包括有一数据处理单元9，所述第一温度传感器5和第二温度传感器6分别连接于该数据处理单元9，该数据处理单元9用于对第一温度传感器5和第二温度传感器6所采集的温度数据进行处理，并根据处理结果发出控制指令；所述数据处理单元9和散热风扇1之间连接有一风扇驱动模块7，所述风扇驱动模块7用于执行数据处理单元9的控制指令而调节散热风扇1的转速；所述数据处理单元9和热电制冷器3之间连接有一制冷器驱动模块8，所述制冷器驱动模块8用于执行数据处理单元9的控制指令而调节流过热电制冷器3的电流。其中，激光器件安装于第二热沉4上，该激光器件工作过程中所产生的热量传导至第二热沉4。该温度调谐锁定装置上电后，数据处理单元9通过制冷器驱动模块8而令热电制冷器3上电，使得热电制冷器3的热端30的温度升高，其冷端32的温度降低，且由第二温度传感器6实时采集第二热沉4的温度，并将该温度数据反馈回数据处理单元9，数据处理单元9对该数据进行处理后，再通过制冷器驱动模块8而调节流过半导体31的电流大小，从而实现控制热电制冷器3两端的温差大小，同时，第一温度传感器5实时地采集第一热沉4的温度，并将该温度数据反馈回数据处理单元9，数据处理单元9对该数据进行处理后，再通过风扇驱动模块8而调节散热风扇1的转速，使得该散热风扇1将第一热沉4上所反映的热量带走。
上述过程中，当需要降低激光器件的温度时，可加大流过热电制冷器3的电流以提高其单位时间的制冷量，且加快散热风扇1的转速以提高其单位时间的散热量，使得激光器件的温度降低；当需要升高激光器件的温度时，可减小流过热电制冷器3的电流以降低其单位时间的制冷量，且减慢散热风扇1的转速以减少其单位时间的散热量，使得激光器件的温度升高。通过以上两种调节方式而实现了对激光器件的温度调谐。该温度调谐锁定装置在实际应用中，可将激光器件所发出激光的中心波长在808nm时所应具备的预设温度数据存储于数据处理单元9，由于第一温度传感器5和第二温度传感器6将第一热沉2和第二热沉4的温度实时地反馈回数据处理单元9，使得数据处理单元9能够对二者的温度进行实时监控，并根据上述的预设温度数据而实时地调节流过热电制冷器3的电流大小以及散热风扇1的转速，以令激光器件的工作温度保持在预设温度，从而实现对激光器件工作温度的锁定，且保证了激光器件所发出激光的中心波长的稳定性。
本实施例中，所述热电制冷器3的热端面与第一热沉2之间通过第一导热层10贴合，所述热电制冷器3的冷端面与第二热沉4之间通过第二导热层11贴合，所述第一导热层10和第二导热层11均是导热膜或者导热硅胶，并通过该导热膜或者导热硅胶而实现热量的有效传导。
本实施例中，所述第一热沉2的下表面面积大于热电制冷器3的热端面面积，所述第一温度传感器5的数量是多个，所述第一热沉2的上表面和下表面均设置有第一温度传感器5。所述第二热沉4的上表面面积大于热电制冷器3的冷端面面积，所述第二温度传感器6的数量是多个，所述第二热沉11的上表面和下表面均设置有第二温度传感器6，所述第一温度传感器5和第二温度传感器6均是热敏电阻，但是这只是本实用新型的一个较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，在本实用新型的其他实施例中，所述第一温度传感器5和第二温度传感器6还可以是其他类型的热敏感元件。在实际应用中，第二热沉4为方形金属块，可选择导热性能较好的铜块或者铝块，其上、下表面均开设有凹坑，第二温度传感器4设于凹坑内，并用环氧树脂密封，激光器件固定于第二热沉4的下表面，使得第二温度传感器4能够准确地采集第二热沉4上所反映的温度。
本实施例中，所述热电制冷器3的数量是多个，多个热电制冷器3相互并联或者依次串联后再连接至制冷器驱动模块8，且可通过设置热电制冷器3的数量而调整其制冷速率。
本实施例中，所述第一热沉2上设有多个散热片，所述散热片与散热风扇1固定连接，该第一热沉2的表面呈凹凸状设置，且其表面涂覆有散热涂料。在上述散热片、凹凸状表面和散热涂料的共同作用下，能够更加有效的加强第一热沉的热辐射和热交换能力。应当说明的是，在本实用新型的其他实施例中，所述第一热沉2的散热片还可以替换为散热柱，该第一热沉2的表面还可以是具有同样散热能力的其他类型的微结构。
本实用新型公开的激光器件温度调谐锁定装置中，通过第二热沉4上多方位分布的第二温度传感器6而实时采集第二热沉4的温度，并通过数据处理单元9和制冷器驱动模块8而动态调整流过热电制冷器3的驱动电流，从而保证了第二热沉4温度的稳定性和可调谐性；同时，第一热沉2的散热片或散热柱的表面形成能扩大散热面积的微结构，且涂覆有能够加强散热涂层材料，从而加强了第一热沉2的热辐射和热交换能力；此外，通过在第一热沉2上安装一个或者多个第一温度传感器5，且将第一温度传感器5采集的温度的数据反馈回数据处理单元，使得散热风扇1的转速得以改变，有利于第一热沉2的散热均匀性。结合以上几点可以看出，本实用新型公开的温度调谐锁定装置能够自动调节其在单位时间内的制冷量，从而实现了对激光器件的温度调谐和温度锁定，使得激光器件所发出的激光波长具有更好的稳定性，并且还可以根据两个温度传感器所返回的数据对热电制冷器3的老化和失效提前预警。
以上所述只是本实用新型较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种激光器件温度调谐锁定装置，其特征在于，所述温度调谐锁定装置包括有由上至下依次设置的一散热风扇（1）、一第一热沉（2）、至少一个热电制冷器（3）及一第二热沉（4），所述热电制冷器（3）的热端面与第一热沉（2）贴合，其冷端面与第二热沉（4）贴合，所述第一热沉（2）上设有至少一个第一温度传感器（5），所述第二热沉（4）上设有至少一个第二温度传感器（6）；
所述温度调谐锁定装置还包括有一数据处理单元（9），所述第一温度传感器（5）和第二温度传感器（6）分别连接于该数据处理单元（9），该数据处理单元（9）用于对第一温度传感器（5）和第二温度传感器（6）所采集的温度数据进行处理，并根据处理结果发出控制指令；
所述数据处理单元（9）和散热风扇（1）之间连接有一风扇驱动模块（7），所述风扇驱动模块（7）用于执行数据处理单元（9）的控制指令而调节散热风扇（1）的转速；
所述数据处理单元（9）和热电制冷器（3）之间连接有一制冷器驱动模块（8），所述制冷器驱动模块（8）用于执行数据处理单元（9）的控制指令而调节流过热电制冷器（3）的电流。
2.如权利要求1所述的温度调谐锁定装置，其特征在于，所述热电制冷器（3）的热端面与第一热沉（2）之间通过第一导热层（10）贴合，所述第一导热层（10）是导热膜或者导热硅胶。
3.如权利要求1所述的温度调谐锁定装置，其特征在于，所述热电制冷器（3）的冷端面与第二热沉（4）之间通过第二导热层（11）贴合，所述第二导热层（10）是导热膜或者导热硅胶。
4.如权利要求1所述的温度调谐锁定装置，其特征在于，所述第一热沉（2）的下表面面积大于热电制冷器（3）的热端面面积，所述第一温度传感器（5）的数量是多个，所述第一热沉（2）的上表面和下表面均设置有第一温度传感器（5）。
5.如权利要求1所述的温度调谐锁定装置，其特征在于，所述第二热沉（4）的上表面面积大于热电制冷器（3）的冷端面面积，所述第二温度传感器（6）的数量是多个，所述第二热沉（11）的上表面和下表面均设置有第二温度传感器（6）。
6.如权利要求1所述的温度调谐锁定装置，其特征在于，所述热电制冷器（3）的数量是多个，多个热电制冷器（3）相互并联或者依次串联后再连接至制冷器驱动模块（8）。
7.如权利要求1所述的温度调谐锁定装置，其特征在于，所述第一热沉（2）上设有多个散热片，所述散热片与散热风扇（1）固定连接。
8.如权利要求1所述的温度调谐锁定装置，其特征在于，所述第一热沉（2）的表面呈凹凸状设置。
9.如权利要求1所述的温度调谐锁定装置，其特征在于，所述第一热沉（2）的表面涂覆有散热涂料。
10.如权利要求1所述的温度调谐锁定装置，其特征在于，所述第一温度传感器（5）和第二温度传感器（6）均是热敏电阻。
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2013
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Denomination of utility model: Laser device temperature tuning locking device Effective date of registration: 20150106 Granted publication date: 20131016 Pledgee: Shenzhen high tech investment and financing Company limited by guarantee Pledgor: Shenzhen Inno Laser Technology Co.,Ltd.|CHANGZHOU INNO MACHINING Co.,Ltd. Registration number: 2015990000011 |
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