[發明專利]量子光制備用PPKTP晶體的定位與溫控裝置及方法

在審

• 申請號: 202011267785.0
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112531454A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 李蓉;翁佳豪;孟慶銘;陸偉;吳占彬
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H01S3/131
• 分類號: H01S3/131;H01S3/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開了量子光制備用PPKTP晶體的定位與溫控裝置及方法。通過PID算法或人工調控帕爾帖電流開關來控制PPKTP晶體溫度，有較大滯后性和誤差。本發明的磁懸浮系統對PPKTP晶體進行定位，避免PPKTP晶體擾動對量子光場制備的影響；溫度傳感器檢測PPKTP晶體溫度，PWM電流開關驅動器和SPWM電流開關驅動器通過控制內部開關元件來控制輸給帕爾帖的電流方向，從而控制帕爾帖的散熱面和制冷面朝向；PWM電流開關驅動器經SPWM電流開關驅動器輸出PWM波給帕爾貼，增大帕爾貼輸入功率；SPWM電流開關驅動器輸出SPWM波給帕爾貼，縮短帕爾貼單次加熱或散熱時間。本發明對PPKTP晶體溫度控制精度高。

技術領域

本發明屬于量子光場制備技術領域，尤其涉及一種量子光制備用PPKTP晶體的定位與溫控裝置及方法。

背景技術

目前量子光場的制備是由單頻激光器通過PPKTP晶體產生的。量子光場生成中的穩定因素之一就是需要極高的晶體溫度控制精度，例如PPKTP晶體的溫度需要控制在23℃，溫度誤差不超過0.01℃。目前，這類晶體的溫度控制都是工業中較為常規的PID算法控制，或通過傳統的人工調控帕爾帖電流開關來控制PPKTP晶體溫度，這種方法有較大滯后性和誤差，極大地影響著量子光場制備的穩定性，成為制約量子光場制備從實驗室走到產業運用過程中的主要難點。另外，現有PPKTP晶體的安裝方式使得PPKTP晶體容易受擾動，嚴重影響量子光場制備的穩定性。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提出了一種量子光制備用PPKTP晶體的定位與溫控裝置及方法。

本發明采取的技術方案如下：

本發明量子光制備用PPKTP晶體的定位與溫控裝置，包括PPKTP晶體、磁懸浮系統、帕爾貼、溫度傳感器、SPWM電流開關驅動器和PWM電流開關驅動器。轉子置于晶體上蓋支架的安裝槽內，PPKTP晶體置于晶體下托支架的安裝槽內，PPKTP晶體與轉子固定；轉子與固定在晶體上蓋支架的安裝槽內的支撐軸構成轉動副；晶體上蓋支架與晶體下托支架固定；轉子采用磁性材料，由磁懸浮系統定位。所述的帕爾貼置于晶體下托支架和晶體安裝底座之間，并由晶體下托支架和晶體安裝底座壓緊；晶體安裝底座與晶體下托支架固定；所述的溫度傳感器置于晶體上蓋支架以及晶體下托支架的側部槽口內，并由晶體上蓋支架和晶體下托支架壓緊；溫度傳感器測量PPKTP晶體的溫度，溫度傳感器的信號輸出端接PWM電流開關驅動器的輸入端，SPWM電流開關驅動器的輸入端接PWM電流開關驅動器的輸出端，帕爾貼接SPWM電流開關驅動器的輸出端。裝置供電電源為PWM電流開關驅動器和SPWM電流開關驅動器供電。

優選地，所述的裝置供電電源為交流電源。

優選地，所述的PPKTP晶體為長方體，橫截面為正方形。

優選地，所述的溫度傳感器為圓柱體，測頭朝內。

優選地，所述的磁懸浮系統由磁懸浮傳感器、磁懸浮控制器和磁懸浮執行器組成；所述的磁懸浮控制器通過磁懸浮底座固定在晶體上蓋支架上。磁懸浮傳感器和兩個磁懸浮執行器均固定在磁懸浮控制器上，且磁懸浮傳感器正對與PPKTP晶體固定的轉子，兩個磁懸浮執行器置于支撐軸兩側；所述的磁懸浮執行器包括電磁鐵和功率放大器；磁懸浮傳感器的信號輸出端與磁懸浮控制器連接，電磁鐵通過功率放大器與磁懸浮控制器連接。

該量子光制備用PPKTP晶體的定位與溫控裝置對PPKTP晶體的定位與溫控方法，具體如下：

對PPKTP晶體的定位過程如下：當PPKTP晶體受到擾動偏離參考位置時，磁懸浮傳感器檢測出轉子偏離參考位置的位移，磁懸浮控制器將檢測的位移變換成控制信號，并通過兩個功率放大器將控制信號轉換成控制電流輸給兩個電磁鐵，控制電流在電磁鐵中產生磁力，從而驅動轉子返回參考位置。