[實用新型]功率穩定型固體激光器

有效

• 申請號: 201821265007.6
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN208423445U
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 李嘉強;張金玉;曹劍;徐曉明;王雪梅;李志偉
• 申請（專利權）人: 核工業理化工程研究院
• 主分類號: H01S3/042
• 分類號: H01S3/042;G05D23/20
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 周慶路

本實用新型公開了一種功率穩定型固體激光器，所述的功率穩定型固體激光器包括其內流通冷卻水的基座，用以安裝固定所述的固體激光器的光學晶體的導熱載座，設置在導熱載座上的溫度傳感器，設置在導熱載座和基座間并由雙極性電流驅動器驅動的半導體制冷單元，以及控制單元，本實用新型在傳統的溫度控制系統的基礎上，構建出溫度?電流雙閉環控制系統，內環是采用PI控制的電流閉環，外環是采用PID控制的溫度閉環，以此來提高系統的控制精度，最終達到提高固體激光器功率穩定性的目的。

技術領域

本實用新型屬于激光器技術領域，具體涉及一種功率穩定型固體激光器。

背景技術

固體激光器具有波長短、吸收率高、體積小，能采用光纖傳輸實現柔性加工等優點，使它在激光加工中的應用越來越廣泛。國內對于固體激光器的研究主要集中在提高功率方面，而固體激光器功率的穩定性也是限制其推廣使用的一大因素，是固體激光器性能的重要指標。固體激光器中的工作物質即光學晶體在工作時容易產生熱沉積從而引起自身溫度變化，進而導致激光器輸出激光的光譜、功率產生漂移，嚴重影響激光器的功率的穩定性。因此很多國產的固體激光器在穩定性及可靠性方面不能滿足工業化應用的需求，這就極大地限制了固體激光器的發展與應用，所以提高固體激光器的穩定性是亟待解決的一個問題。而對其光學晶體的工作溫度進行精密控制，使其工作在最佳匹配溫度下，對于提高固體激光器的性能和可靠性具有重要意義，也使國產固體激光器能夠得到更加廣泛的推廣應用。

保持固體激光器工作過程中的溫度穩定是提高其功率穩定性的重要方法。現階段，保持溫度穩定的有效方法之一是采用溫控系統，包括風冷、水冷以及制冷劑等。而國內大多采用的水冷溫控系統，其缺點是一方面精度相對較低，另一方面是存在一定的滯后性，往往不能對溫度升高的固體激光器進行及時的降溫。因此有必要引入一種能夠高效率高精度的實現固體激光器溫度穩定的溫控系統，在激光器工作過程中實時、高效地保持溫度穩定。但是由于TEC在工作過程中會產生溫差ΔT，從而產生溫差電動勢，該電動勢的存在在實際工作中會影響加載在TEC兩端的有效工作電壓，從而影響其實際工作電流，導致最終溫度控制精度不高。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種功率穩定型固體激光器，該功率穩定型固體激光器使用半導體制冷模塊及循環水冷系統結合的方式對光學晶體進行降溫，基于嵌入式系統完成對光學晶體溫度的采集、分析、反饋和控制，使其溫度精確穩定在預設溫度之內。該裝置可以做到實時、精確控溫，有效避免傳統控溫系統的滯后性及誤差，實時生成光學晶體溫度變化曲線，更大程度上提高固體激光器的功率穩定性。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種功率穩定型固體激光器，包括其內流通冷卻水的基座，用以安裝固定所述的固體激光器的光學晶體的導熱載座，設置在導熱載座上的溫度傳感器，設置在導熱載座和基座間并由雙極性電流驅動器驅動的半導體制冷單元，以及控制單元，

所述的控制單元包括與所述的溫度傳感器通訊連接的微處理器和電流互感器，所述的電流互感器用以采集所述的雙極性電流驅動器電流的電流輸出，所述的微處理器與所述的雙極性電流驅動器可控連接。

在上述技術方案中，所述的導熱載座為銅質。

在上述技術方案中，所述的導熱載座為腔式或者臺面式結構。

在上述技術方案中，所述的溫度傳感器包括溫度傳感單元，形成有用以定位所述的溫度傳感單元的中空腔的鎧裝螺絲，所述的鎧裝螺絲與所述的導熱載座螺紋連接。

在上述技術方案中，所述的溫度傳感器為熱電阻傳感器，所述的熱電阻傳感器經信號放大器和A/D模塊后連至微處理器，所述的微處理器的輸出經D/A模塊和電流給定隔離放大器連接至所述的雙極性電流驅動器。

在上述技術方案中，所述的微處理器、電流互感器、A/D模塊、D/A模塊和電流給定隔離放大器集成在同一電路板上。