一种温度补偿倍频晶体的微型控温装置的制作方法

本实用新型涉及激光器技术领域，更具体的说是涉及一种倍频固体激光器，尤其是涉及温度补偿倍频激光器。

背景技术：

随着半导体激光器技术的迅速发展，采用半导体泵浦的高功率全固态倍频激光器以其效率高、体积小、运转稳定和寿命长等特点越来越受到人们的广泛关注。近年来，国内外对于高平均功率高重复频率准连续全固态倍频激光器的研究正成为热点研究课题之一。

在高功率激光器运转中为提高倍频效率而采用腔内倍频方式，对于腔内倍频结构通过倍频晶体的基波功率密度集中，一方面以利于提高倍频输出功率，另一方面倍频晶体吸收的基波功率也会增加，造成晶体内部热量积聚，从而导致倍频晶体内部温升引起匹配角失配和热透镜效应。对于高功率全固态倍频激光器，倍频晶体多采用大尺寸晶体，因此在高功率运转条件下倍频晶体内部温升使得晶体内部与晶体周边存在温度梯度，难以确定激光器运转中倍频晶体的内部温度。国内外对于如何补偿因倍频晶体局部温升造成的晶体相位角失配采取了如角度调节、强制冷，虽然得到了较高的倍频效率但是光束质量不是很理想；而温度补偿措施能有效的改善光束质量，不过现有的温度补偿措施存在温度补偿不均匀导致光束质量改善效果不够好，隔热效果不佳而对周边器件或激光器产生热应力变形影响而导致输出不稳，尺寸大结构复杂以致适用空间受限等问题。

技术实现要素：

实用新型目的：本实用新型旨在提供一种保温隔热效果好的温度补偿倍频晶体的微型控温装置。

技术方案：一种温度补偿倍频晶体的微型控温装置，包括调整架、可拆卸地安装在调整架上的温控加热装置、与温控加热装置连接的控制电路；所述温控加热装置包括外压盖、外壳，外壳和外压盖形成的内腔内设有晶体支架，晶体支架上贴合压紧有倍频晶体，晶体支架两端分别设有隔热压圈和隔热圈，通过与隔热压圈接触的外压盖的旋紧，使得晶体支架旋入外壳内并压紧固定；晶体支架外部依次装有加热炉、隔热套，隔热套内外侧均设有凹槽；其中，凹槽与加热炉形成空腔，与外壳内形成小空腔。

进一步的，所述空腔填充有硅酸铝纤维纸、玻璃棉、岩棉填充物。

进一步的，所述小空腔填充有硅酸铝纤维纸、玻璃棉、岩棉填充物。

进一步的，所述加热炉的外壁环形整圈包裹有加热丝。

进一步的，所述加热炉与外压盖之间还设有内压圈，加热炉由内压圈压紧固定。

进一步的，所述加热炉上还固定有Pt温度传感器。

进一步的，所述晶体支架在设有隔热圈的端部还装有顶出环，外壳内壁设有相适配的凹槽，供顶出环旋入固定。

有益效果：本实用新型在有限的尺寸空间内把保温隔热做好、让温度分布更均匀并传导至倍频晶体上，用以补偿倍频晶体因吸收基波能量造成的局部温升而导致的相位失配和热透镜效应，提高激光器的倍频效率、光束质量和输出稳定性。本实用新型倍频晶体的轴向和径向温度分布均匀，工作姿态稳定可靠，安装、拆卸方便，尺寸小隔热好，并可以根据使用温度要求的高低进行调整，适用于150℃以上的温度补偿倍频晶体而不会对周围产生热应力变形影响。

附图说明

图1为本实用新型的示意图；

图2为本实用新型中温控加热装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型所述的一种温度补偿倍频晶体的微型控温装置，包括调整架13、温控加热装置14和控制电路15，温控加热装置14可拆卸地安装在调整架13上，通过调节调整架13以及调整架13上的螺钉实现温控加热装置14的三维调整，温控加热装置14和控制电路15线路相连，温控加热装置14与控制电路15连接后可实现温度的精确控制。

温控加热装置14包括外压盖1、隔热压圈2、隔热套3、Pt温度传感器4、加热丝5、外壳6、隔热圈7、顶出环8、晶体支架9、倍频晶体10、加热炉11、内压圈12。外壳6和外压盖1形成的内腔，晶体支架9装在内腔内，晶体支架9上贴合压紧有倍频晶体10，晶体支架9两端分别设有隔热压圈2和隔热圈7，通过与隔热压圈2接触的外压盖1的旋紧，使得晶体支架9旋入外壳6内并压紧固定；优选的，晶体支架9在设有隔热圈7的端部还装有顶出环8，外壳6内壁设有相适配的凹槽，供顶出环8旋入固定。加热炉11设在晶体支架9外部，隔热套3设在加热炉11外部，加热炉11的外壁环形整圈包裹有加热丝5，隔热套3内外侧均设有凹槽；其中凹槽与加热炉11形成空腔3-1，凹槽与外壳6内形成小空腔3-2。空腔3-1和小空腔3-2填充有超低导热系数材料填充物，比如硅酸铝纤维纸、玻璃棉、岩棉等。加热炉11和隔热套3均由外压盖1旋紧固定，不同的是，加热炉11与外压盖1之间还设有内压圈12，加热炉11进一步由内压圈12压紧固定。另外，加热炉11中间位置上还固定有Pt温度传感器4。

本实用新型温控加热装置内的晶体支架外圆的锥度为1:20～1:50，以实现跟温控加热装置的紧密配合且稳定可靠，同时能保证温度均匀传递；晶体支架中间根据倍频晶体的形状加工成不同的形状用以将倍频晶体贴合压紧，保证传热的均匀性。温控加热装置包含加热炉、加热丝、隔热套、内压圈、外压盖、隔热压圈、隔热垫圈、顶出环、外壳，加热丝整体包裹加热炉，在外层装有隔热套和金属外壳，通过减小、错开隔热套与加热炉和金属外壳的接触面增加热传导路径，隔热套结构外设有凹槽形成多层保温隔热结构，并根据需要增加超低导热系数材料已达到更高的保温隔热要求。所述晶体支架和晶体装好后一起装入温控加热装置并由外压盖压紧隔热压圈进一步压紧晶体支架和倍频晶体，温控加热装置安装在安装支架上可实现三维调整，连接配套的控制电路实现温度精确控制。

本实例中的温控加热装置，通过结构的特殊设计，在较小的尺寸空间内实现热阻最大化以实现温控加热装置内外温差的最大化，有效的降低150℃以上高温倍频晶体对其周围光学件或激光器壳体产生的热应力变形影响；此外，温控加热装置的轴向和径向温度分布均匀，使用配套的控制电路可实现较高的控温精度，有效地改善固体激光器在高功率运转条件下因倍频晶体局部温升而产生相位失配和热透镜效应，提高激光器的倍频效率和输出稳定性。