CN204989714U - 一种半导体控温片状晶体和频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体控温片状晶体和频器，包括设置于密封舱内的主体支架和设置在主体支架内的热沉组件，热沉组件包括设置在下热沉与上热沉之间的片状和频晶体和设置在下热沉内的温度传感器，主体支架包括设置在支撑件与下热沉之间的半导体制冷片和设置在上热沉与顶板之间的另一半导体制冷片，两个半导体制冷片串联，密封仓包括底座、窗口镜筒、密封盖和电连接头；本实用新型采用片状构型的和频晶体并利用其较大的散热表面积，使和频晶体在高平均功率基频激光加载时热梯度降低，减小了和频过程中相位失配效应，可大幅提高高平均功率基频激光注入下的和频效率。

Description

一种半导体控温片状晶体和频器

技术领域

本实用新型属于和频器领域，具体涉及一种半导体控温片状晶体和频器，用于对1064nm与1319nm全固态激光器非线性频率变换产生589nm黄光激光。

背景技术

黄光激光（550nm~600nm）在激光电视、激光医疗、人造激光导引星等领域具有广泛的应用价值。通过对两束近红外波段全固态激光（比如1064nm和1319nm）进行非线性和频变换，是获取结构紧凑、体积小巧、运行稳定黄光激光的一条重要技术途径。和频器是该类型黄光激光器的关键器件，其作用是利用其中的非线性晶体与两束近红外波段全固态激光相互作用，和频产生黄光激光。

传统的和频器是采用半导体制冷片或热电阻控温的方形柱状晶体，在外部激光注入工作过程中，由于晶体内部吸收、散射等原因会产生热梯度，此时方形柱状晶体构型势必导致晶体中心温度与边缘温度差别较大。较大的热梯度将降低和频器的转换效率，并改变激光的空间分布和传输特性，使得基于和频器的黄光激光器综合性能下降。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中和频器在外部高平均功率激光注入时热梯度较高的不足，提供一种半导体控温片状晶体和频器。

一种半导体控温片状晶体和频器，包括设置于密封舱内的主体支架和设置在主体支架内的热沉组件，

所述热沉组件包括设置在下热沉与上热沉之间的片状和频晶体和设置在下热沉内的温度传感器，

所述主体支架包括设置在支撑件与下热沉之间的半导体制冷片和设置在上热沉与顶板之间的另一半导体制冷片，两个半导体制冷片串联，

所述密封舱包括底座、窗口镜筒、密封盖和电连接头，所述窗口镜筒通过螺钉与密封盖连接，密封盖扣在底座上，所述电连接头设置在底座上，电连接头的一端与外部电源连接，另一端与温度传感器、半导体制冷片的电导引线焊接，

上述各个部件之间通过绝缘螺钉固定连接。

在上述技术方案中，所述上热沉上设置有定位孔，定位孔内设置有定位珠。

在上述技术方案中，所述下热沉、上热沉材质均为铜，二者侧边相互耦合，并将片状和频晶体夹持紧固在二者之间。

在上述技术方案中，所述片状和频晶体为长方体，通光面为长方形，厚度方向尺寸远小于宽度方向，通光面上均镀制一层增透膜。

在上述技术方案中，设置温度传感器的下热沉安装孔内表面设置有一层导热硅脂。

在上述技术方案中，窗口镜筒内包括一块镀有增透膜的窗口镜，窗口镜尺寸大于片状和频晶体通光面尺寸。

在上述技术方案中，热沉组件与主体支架之间除开半导体制冷片之外仅用球珠和绝热螺钉连接接触。

本实用新型的优点在于：采用片状构型的和频晶体并利用其较大的散热表面积，使和频晶体在高平均功率基频激光加载时热梯度降低，减小了和频过程中相位失配效应，可大幅提高高平均功率基频激光注入下的和频效率。同时，该和频器还采用密封盖与窗口镜筒将和频晶体密封于一个内部空间，减小和频晶体通光面与外届灰尘的接触污染，可以提高和频晶体在高平均功率下的安全性和可靠性。该和频器在高平均功率基频激光加载下热梯度小、转换效率高、可靠性高，且结构简单、紧凑，便于制作。

附图说明

图1是本实用新型的半导体控温片状晶体和频器结构示意图；

图2是本实用新型的半导体控温片状晶体和频器热沉组件结构示意图；

图3是本实用新型的半导体控温片状晶体和频器主体支架结构示意图；

图4是本实用新型的半导体控温片状晶体和频器密封舱结构示意图；

图中，1.半导体控温片状晶体和频器热沉组件、2.半导体控温片状晶体和频器主体支架、3.半导体控温片状晶体和频器密封舱、4.下热沉、5.片状和频晶体、6.上热沉、7.温度传感器、8.圆球珠定位孔、9.支撑件、10.半导体制冷片、11.球珠、12.顶板、13.螺钉、14.和频器底座、15.窗口镜筒、16.密封盖、17.电连接头。

具体实施方式

下面结合附图给出的实施例对本实用新型的一种半导体控温片状晶体和频器作进一步描述。

如图1所示，本实用新型的一种半导体控温片状晶体和频器包括半导体控温片状晶体和频器热沉组件、半导体控温片状晶体和频器主体支架、半导体控温片状晶体和频器密封舱。半导体控温片状晶体和频器热沉组件设置于半导体控温片状晶体和频器主体支架内，半导体控温片状晶体和频器主体支架设置于半导体控温片状晶体和频器密封腔内。

如图2所示，本实用新型的一种半导体控温片状晶体和频器热沉组件包括下热沉、片状和频晶体、上热沉、温度传感器、球珠定位孔。

所述的片状和频晶体，材质为非线性光学晶体，构型为长方体，通光面为长方形，厚度方向尺寸远小于宽度方向，两通光面均镀制一层增透膜。

所述的下热沉、上热沉，材质均为铜，二者侧边相互耦合，并刚好能将片状和频晶体夹持紧固在二者之间。

所述的温度传感器，是指常用的热电阻或热电偶，其安装于下热沉内，实时探测下热沉的温度，为提高热传导效果，可在下热沉安装孔处涂抹导热硅脂。

如图3所示，本实用新型的一种半导体控温片状晶体和频器主体支架包括支撑件、半导体制冷、球珠、顶板、绝热螺钉。在支撑件与下热沉之间、上热沉与顶板之间分别设置一块半导体制冷片，并在半导体制冷片上下表面涂抹导热硅脂提高热传导效果，球珠设置于球珠定位孔中，顶板与支撑件之间用普通螺钉连接固定，顶板与上热沉之间、支撑件与下热沉之间用绝热螺钉连接固定。

所述的支撑件、顶板，材质为阳极氧化航空铝。

所述的半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵，它是利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现加热或制冷的目的。两个半导体制冷片串联，电极引线与温度传感器的电极引线共同接入供给电源，通过半导体制冷片对下热沉与上热沉精确控温，从而使片状和频晶体精确控温。

所述的球珠，构型为球形，安装在球珠定位孔上，用于辅助半导体控温片状晶体和频器主体支架与半导体控温片状晶体和频器热沉组件定位安装。

所述的绝热螺钉，选用绝热性能较好的塑料螺钉，用于半导体控温片状晶体和频器主体支架与半导体控温片状晶体和频器热沉组件之间的连接固定。

如图4所示，本实用新型的一种半导体控温片状晶体和频器密封舱包括和频器底座、窗口镜筒、密封盖、电连接头。半导体控温片状晶体和频器主体支架安装固定在和频器底座上；窗口镜筒内含有一块镀有近红外激光与可见光激光增透膜的窗口镜，窗口镜尺寸大于片状晶体通光面尺寸，窗口镜筒通过普通螺钉与密封盖连接，密封盖扣在和频器底座上用于密封保护片状和频晶体；电连接头为常用四针航空电连接头，其设置于和频器底座内，贴近和频器底座的一端与温度传感器、半导体制冷片的电导引线焊接，另一端再通过电连接器与外部电源相接，以便对半导体控温片状晶体和频器热沉组件的温度进行反馈控制。

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种半导体控温片状晶体和频器，其特征在于包括设置于密封舱内的主体支架和设置在主体支架内的热沉组件，

所述热沉组件包括设置在下热沉与上热沉之间的片状和频晶体和设置在下热沉内的温度传感器，

所述主体支架包括设置在支撑件与下热沉之间的半导体制冷片和设置在上热沉与顶板之间的另一半导体制冷片，两个半导体制冷片串联，

所述密封舱包括底座、窗口镜筒、密封盖和电连接头，所述窗口镜筒通过螺钉与密封盖连接，密封盖扣在底座上，所述电连接头设置在底座上，电连接头的一端与外部电源连接，另一端与温度传感器、半导体制冷片的电导引线焊接，

上述各个部件之间通过绝缘螺钉固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种半导体控温片状晶体和频器，其特征在于所述上热沉上设置有定位孔，定位孔内设置有定位珠。

3.根据权利要求1所述的一种半导体控温片状晶体和频器，其特征在于所述下热沉、上热沉材质均为铜，二者侧边相互耦合，并将片状和频晶体夹持紧固在二者之间。

4.根据权利要求3所述的一种半导体控温片状晶体和频器，其特征在于所述片状和频晶体为长方体，通光面为长方形，厚度方向尺寸远小于宽度方向，通光面上均镀制一层增透膜。

5.根据权利要求1所述的一种半导体控温片状晶体和频器，其特征在于设置温度传感器的下热沉安装孔内表面设置有一层导热硅脂。

6.根据权利要求1或4所述的一种半导体控温片状晶体和频器，其特征在于窗口镜筒内包括一块镀有增透膜的窗口镜，窗口镜尺寸大于片状和频晶体通光面尺寸。

7.根据权利要求1或2所述的一种半导体控温片状晶体和频器，其特征在于热沉组件与主体支架之间除开半导体制冷片之外仅用球珠和绝热螺钉连接接触。