[發明專利]全風冷式恒溫腔體

無效

• 申請號: 201110235251.4
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN102306893A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 蔡志武;施偉;田懷勇;金英杰;沈宏華
• 申請（專利權）人: 上海致凱捷激光科技有限公司
• 主分類號: H01S3/02
• 分類號: H01S3/02;H01S3/04;H01S5/022;H01S5/024
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及激光諧振腔，特別是一種用于安裝激光諧振腔的全風冷式恒溫腔體。

技術背景

在目前市場上的端泵式激光器中，根據散熱的方式主要分為水冷式和風冷式兩種，水冷式的系統由于需要經常更換冷卻水，能耗大，維護量大等問題，目前正逐步退出市場。

在風冷式的端泵激光器中，一般情況下，風冷式端泵激光器的裝配和調試是在環境溫度為25℃的超凈間中進行的，由于散熱系統是采用散熱器和風扇自然散熱的方式，因此在調試的過程中，需要用激光二極管泵浦輸出泵浦光對激光晶體進行加熱，并與環境進行熱交換，直至達到溫度平衡，才能開始激光器的調試工作，直至激光器完成調試和裝配。這種激光器在不同的環境溫度下，開機后首先需要用激光二極管泵浦輸出的泵浦光對激光頭進行預熱，并與環境進行熱交換，直至達到溫度平衡，用于安裝晶體、光學鏡片等部件的架子恢復到調試時的安裝的溫度狀態，激光器才能輸出穩定的額定功率的激光。

采用這種方式進行熱平衡，主要的問題是在于：

1、?對于環境要求比較高，這類激光器通常只能在15~25℃的環境下才能正常工作。如果環境溫度低于15℃，激光器平衡的時間將大大加長，甚至不能達到溫度平衡，導致激光器無法輸出額定功率；如果環境溫度高于25℃，由于激光二極管和Q驅動晶體一直處于工作狀態，隨著激光頭上的熱量積累，只利用激光頭的表面與環境進行熱交換，激光頭上的溫度將逐步升高，導致激光頭過熱，將無法輸出額定功率的激光；

2、這類激光器即使在15~25℃條件下，由于采用的是激光二極管對激光晶體進行加熱，激光晶體通過熱傳導將熱量傳遞給激光頭，整個過程的溫度平衡速度很慢，一般情況下預熱時間可能會超過20分鐘；

3、由于預熱過程中激光二極管一直是有功率輸出的，而且每一次開機都需要將近20分鐘左右的預熱時間，這將對激光二極管的有效壽命造成一定的折損。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述現有技術的缺陷，提供一種用于安裝激光諧振腔的全風冷式的恒溫腔體，該恒溫腔體中的激光器，在環境溫度-5~35℃下都能正常工作，并且預熱時間<10分鐘，在預熱時間內無需開啟激光二極管和Q驅動，即可將恒溫腔體內的溫度恢復到調試時的溫度狀態，而且可以保證恒溫腔體的實際溫度達到設定溫度+/-0.01℃范圍內。

本發明的技術解決方案如下：

一種用于安裝激光諧振腔的全風冷式恒溫腔體，其特點在于包括一個鋁合金腔體，該鋁合金腔體由鋁合金底蓋和具有長方形凹槽的鋁合金五面殼體密封構成，該鋁合金腔體外的每一面都包覆有隔熱板，在所述的鋁合金腔體底部的隔熱板外設有帶風扇的散熱器、溫控器和溫控器散熱片，在所述的鋁合金腔體內設有2個以上的溫度傳感器和一個以上的熱電致冷器，所述的溫度傳感器和熱電致冷器與所述的溫控器相連，每個所述的熱電致冷器與各自的帶風扇的散熱器相連。

所述的鋁合金五面殼體采用整塊鋁用機械加工的方式加工而成，或采用鋁合金鑄造而成。

所述的一個以上的熱電致冷器設置在所述的鋁合金腔體內需要的加熱和制冷的部位，該部位同時設有溫度傳感器；在所述的鋁合金腔體內需要隨時知曉溫度的部位也設有溫度傳感器。

所述的溫控器實時地通過所述的溫度傳感器檢測所述的鋁合金腔體內需要的加熱和制冷的部位的溫度并與設定的溫度值相比較，再及時控制相應的熱電致冷器進行適度的加熱或制冷，使所述的鋁合金腔體內的溫度達到預設的溫度值。

所述的溫控器還具有CAN總線與計算機或顯示器相連，以隨時顯示所述的鋁合金腔體內各個溫度傳感器位置的溫度值。

在所述的恒溫腔體內部，諧振腔工作的過程中，熱量不斷產生，并且由于各個器件的工作條件不同，各器件產生的熱量也有所不同，這會導致恒溫腔體內的熱梯度不同。所述的溫控器根據各溫度傳感器采集到的溫度，與調試時設定的溫度進行對比，根據當前實際的溫度調整熱電致冷器致冷功率。所述的溫控器對各個溫度傳感器和熱電致冷器分開控制，自動分配熱電制冷器的功率，實時調整熱電致冷器的制冷量，保證恒溫腔體的實際溫度達到設定溫度+/-0.01℃范圍內。

本發明的技術效果：

（1）本發明全風冷式的恒溫腔體，恒溫腔體的外圍安裝保溫材料，一方面降低恒溫腔體與空氣的熱交換，有效提高熱電致冷器加熱或致冷的效率；另一方面有效保證恒溫腔體的溫度控制精度不受外界環境的影響，進一步保證激光器諧振腔的工作穩定性。使激光器的溫度工作范圍從一般情況下的15~25℃擴展到更寬的工作范圍，可以達到-5~35℃，大大降低了對環境溫度的要求，能夠適應各種苛刻工作環境。