一種激光非線性晶體柔性溫控器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種激光非線性晶體柔性溫控器的技術(shù)方案，該方案包括有溫控底座、設(shè)置在溫控底座上的非線性晶體、保持罩、上柔性釋熱單元、側(cè)柔性釋熱單元；保持罩固定在溫控底座上部；上柔性釋熱單元設(shè)置在保持罩內(nèi)；上柔性釋熱單元與非線性晶體頂面接觸；側(cè)柔性釋熱單元設(shè)置在保持罩和溫控底座之間；側(cè)柔性釋熱單元與非線性晶體側(cè)面接觸。該方案結(jié)合了熱補(bǔ)償原理和柔性釋熱原理，有效提高了非線性晶體的耐溫沖擊與抗振動(dòng)綜合性能，能夠?qū)崿F(xiàn)在大溫差、振動(dòng)環(huán)境下保證激光器非線性晶體穩(wěn)定、可靠夾持裝置，解決大溫差、強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境下激光器溫度與振動(dòng)環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種激光非線性晶體柔性溫控器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是激光器技術(shù)，尤其是一種激光非線性晶體柔性溫控器。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，固體激光器由于其體積小，功率高，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在光電對(duì)抗、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療以及光譜學(xué)研宄等諸多領(lǐng)域中具有極其廣闊的應(yīng)用前景。采用光參量振蕩(ΟΡΟ)技術(shù)，可以產(chǎn)生寬光譜可調(diào)諧激光輸出，并且將現(xiàn)有的1 μπι激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換到中紅外3-5 μπι波段。隨著性能優(yōu)異抽運(yùn)源以及大尺寸、高性能中紅外非線性晶體制備技術(shù)的發(fā)展，0Ρ0技術(shù)相繼實(shí)現(xiàn)了從紫外到遠(yuǎn)紅外的全波段調(diào)諧、從連續(xù)到超短脈沖的整個(gè)時(shí)間譜范圍運(yùn)轉(zhuǎn)。但是對(duì)于0Ρ0技術(shù)實(shí)現(xiàn)中關(guān)鍵的非線性晶體器件耐溫沖擊與抗振動(dòng)適應(yīng)能力研宄報(bào)到還相對(duì)較少。為保證出光光學(xué)指標(biāo)，往往需要非線性晶體工作在100°C甚至更高溫度環(huán)境。如何在保證非線性晶體具備足夠抗振動(dòng)性能的同時(shí)，保持極高的耐溫度沖擊性能成為保證非線性晶體在復(fù)雜環(huán)境下壽命與可靠性的關(guān)鍵，并成為制約半導(dǎo)體激光器整體可靠性與壽命的瓶頸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種激光非線性晶體柔性溫控器的技術(shù)方案，該方案結(jié)合了熱補(bǔ)償原理和柔性釋熱原理，有效提高了非線性晶體的耐溫沖擊與抗振動(dòng)綜合性能，能夠?qū)崿F(xiàn)在大溫差、振動(dòng)環(huán)境下保證激光器非線性晶體穩(wěn)定、可靠夾持裝置，解決大溫差、強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境下激光器溫度計(jì)振動(dòng)環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題。
[0004]本方案是通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
一種激光非線性晶體柔性溫控器，包括有溫控底座、設(shè)置在溫控底座上的非線性晶體、保持罩、上柔性釋熱單元、側(cè)柔性釋熱單元；保持罩固定在溫控底座上部；上柔性釋熱單元設(shè)置在保持罩內(nèi)；上柔性釋熱單元與非線性晶體頂面接觸；側(cè)柔性釋熱單元設(shè)置在保持罩和溫控底座之間；側(cè)柔性釋熱單元與非線性晶體側(cè)面接觸。
[0005]作為本方案的優(yōu)選:溫控底座內(nèi)部設(shè)置有溫控執(zhí)行單元。
[0006]作為本方案的優(yōu)選:上柔性釋熱單元包括有接觸片、緩沖部件和預(yù)緊機(jī)構(gòu)；接觸片直接與非線性晶體接觸；緩沖部件設(shè)置于接觸片和預(yù)緊機(jī)構(gòu)之間并為器件提供熱致應(yīng)力釋放途徑；預(yù)緊機(jī)構(gòu)為器件提供合理的預(yù)緊力。
[0007]作為本方案的優(yōu)選:側(cè)柔性釋熱單元包括有接觸片、緩沖部件和預(yù)緊機(jī)構(gòu)；接觸片直接與非線性晶體接觸；緩沖部件設(shè)置于接觸片和預(yù)緊機(jī)構(gòu)之間并為器件提供熱致應(yīng)力釋放途徑；預(yù)緊機(jī)構(gòu)為器件提供合理的預(yù)緊力。
[0008]作為本方案的優(yōu)選:溫控執(zhí)行單元包括有陶瓷封裝加熱器和PT100。
[0009]作為本方案的優(yōu)選:接觸片與非線性晶體的接觸面的表面粗糙度小于Ra0.8;接觸片的材料為高導(dǎo)熱紫銅。
[0010]作為本方案的優(yōu)選:緩沖部件采用高彈性硅膠，在尺寸與結(jié)構(gòu)上結(jié)合非線性晶體、溫控底座、接觸片、預(yù)緊機(jī)構(gòu)和保持罩等的材料的熱膨脹系數(shù)整體實(shí)現(xiàn)熱變形匹配，預(yù)緊變形量處于0.2-3mm范圍內(nèi)。
[0011]作為本方案的優(yōu)選:預(yù)緊機(jī)構(gòu)采用7075-T6材料，厚度尺寸處于0.5_2mm范圍內(nèi)。
[0012]本方案的有益效果可根據(jù)對(duì)上述方案的敘述得知，由于在該方案中柔性釋熱單元在一定的柔性預(yù)壓力作用下可靠的夾緊非線性晶體，從而保證晶體組件的抗振動(dòng)能力，能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)抵抗_50°C ~70°C環(huán)境溫度和100°C的工作溫度的沖擊；在抗振動(dòng)方面，能夠適應(yīng)10g沖擊振動(dòng)環(huán)境。通過(guò)熱補(bǔ)償原理和柔性釋熱原理的結(jié)合，能夠保證器件具備足夠的熱適應(yīng)性能的同時(shí)，保證器件具備足夠的剛度以抵抗不同的振動(dòng)環(huán)境
由此可見(jiàn)，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著地進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見(jiàn)的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中，1為溫控底座，2為保持罩，3為上柔性釋熱單元，4為側(cè)柔性釋熱單元，5為接觸片，6為緩沖部件，7為預(yù)緊機(jī)構(gòu)，8為溫控執(zhí)行單元，9為非線性晶體。

【具體實(shí)施方式】
[0015]為能清楚說(shuō)明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過(guò)一個(gè)【具體實(shí)施方式】，并結(jié)合其附圖，對(duì)本方案進(jìn)行闡述。
[0016]通過(guò)附圖可以看出，本方案包括有溫控底座、設(shè)置在溫控底座上的非線性晶體、保持罩、上柔性釋熱單元、側(cè)柔性釋熱單元；保持罩固定在溫控底座上部；上柔性釋熱單元設(shè)置在保持罩內(nèi)；上柔性釋熱單元與非線性晶體頂面接觸；側(cè)柔性釋熱單元設(shè)置在保持罩和溫控底座之間；側(cè)柔性釋熱單元與非線性晶體側(cè)面接觸；溫控底座內(nèi)部設(shè)置有溫控執(zhí)行單元；上柔性釋熱單元包括有接觸片、緩沖部件和預(yù)緊機(jī)構(gòu)；接觸片直接與非線性晶體接觸；緩沖部件設(shè)置于接觸片和預(yù)緊機(jī)構(gòu)之間并為器件提供熱致應(yīng)力釋放途徑；預(yù)緊機(jī)構(gòu)為器件提供合理的預(yù)緊力；側(cè)柔性釋熱單元包括有接觸片、緩沖部件和預(yù)緊機(jī)構(gòu)；接觸片直接與非線性晶體接觸；緩沖部件設(shè)置于接觸片和預(yù)緊機(jī)構(gòu)之間并為器件提供熱致應(yīng)力釋放途徑；預(yù)緊機(jī)構(gòu)為器件提供合理的預(yù)緊力；溫控執(zhí)行單元包括有陶瓷封裝加熱器和PT100;接觸片與非線性晶體的接觸面的表面粗糙度小于Ra0.8;接觸片的材料為高導(dǎo)熱紫銅；緩沖部件采用高彈性硅膠，在尺寸與結(jié)構(gòu)上結(jié)合非線性晶體、溫控底座、接觸片、預(yù)緊機(jī)構(gòu)和保持罩等的材料的熱膨脹系數(shù)整體實(shí)現(xiàn)熱變形匹配，預(yù)緊變形量處于0.2-3_范圍內(nèi)；預(yù)緊機(jī)構(gòu)采用7075-T6材料，厚度尺寸處于0.5-2_范圍內(nèi)。
[0017]本方案的溫控系統(tǒng)通過(guò)高度輕量化，高精度陶瓷封裝加熱器和PT100傳感器構(gòu)成的溫控系統(tǒng)執(zhí)行部件集成于溫控座之中為非線性晶體提供穩(wěn)定的工作溫度環(huán)境。非線性晶體置于經(jīng)過(guò)精密拋光處理的高精度溫控底座臺(tái)階安裝面上，通過(guò)保持罩固定頂柔性釋熱單元和側(cè)柔性釋熱單元壓緊非線性晶體非光學(xué)表面。柔性釋熱單元在一定的柔性預(yù)壓力作用下可靠的夾緊非線性晶體，從而保證晶體組件的抗振動(dòng)能力。在選材與尺寸設(shè)計(jì)上，柔性釋熱單元充分考慮了整體結(jié)構(gòu)的熱變形匹配，從而盡最大可能的減少因溫度沖擊傳遞到非線性晶體上的熱致應(yīng)力。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化或從非工作狀態(tài)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)而承受溫度沖擊時(shí)，柔性釋熱單元通過(guò)自身的調(diào)節(jié)，將大于設(shè)計(jì)預(yù)壓應(yīng)力閾值的熱致應(yīng)力吸收掉，從而保證晶體的安全。
[0018]柔性釋熱單元由接觸片、緩沖部件和預(yù)緊機(jī)構(gòu)三部分組成；接觸片直接與非線性晶體接觸，其接觸表面尺寸精度及粗糙度要求高，材料采用高導(dǎo)熱紫銅以盡可能避免出現(xiàn)局部溫度場(chǎng)對(duì)非線性晶體溫度的均勻性造成影響；緩沖部件采用高彈性硅膠，為非線性晶體出現(xiàn)過(guò)大熱致應(yīng)力時(shí)提供應(yīng)力釋放途徑；預(yù)緊機(jī)構(gòu)為器件提供合理的設(shè)計(jì)預(yù)緊。
[0019]整個(gè)器件設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮各部位不同材料熱膨脹系數(shù)的不同，配合尺寸設(shè)計(jì)從而實(shí)現(xiàn)消熱化柔性功能，從而具備極高的溫度適應(yīng)性和抗振動(dòng)能力。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光非線性晶體柔性溫控器，其特征是:包括有溫控底座、設(shè)置在溫控底座上的非線性晶體、保持罩、上柔性釋熱單元、側(cè)柔性釋熱單元；所述保持罩固定在溫控底座上部；所述上柔性釋熱單元設(shè)置在保持罩內(nèi)；所述上柔性釋熱單元與非線性晶體頂面接觸；所述側(cè)柔性釋熱單元設(shè)置在保持罩和溫控底座之間；所述側(cè)柔性釋熱單元與非線性晶體側(cè)面接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光非線性晶體柔性溫控器，其特征是:所述溫控底座內(nèi)部設(shè)置有溫控執(zhí)行單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光非線性晶體柔性溫控器，其特征是:所述上柔性釋熱單元包括有接觸片、緩沖部件和預(yù)緊機(jī)構(gòu)；接觸片直接與非線性晶體接觸；緩沖部件設(shè)置于接觸片和預(yù)緊機(jī)構(gòu)之間并為器件提供熱致應(yīng)力釋放途徑；預(yù)緊機(jī)構(gòu)為器件提供合理的預(yù)緊力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光非線性晶體柔性溫控器，其特征是:所述側(cè)柔性釋熱單元包括有接觸片、緩沖部件和預(yù)緊機(jī)構(gòu)；接觸片直接與非線性晶體接觸；緩沖部件設(shè)置于接觸片和預(yù)緊機(jī)構(gòu)之間并為器件提供熱致應(yīng)力釋放途徑；預(yù)緊機(jī)構(gòu)為器件提供合理的預(yù)緊力。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光非線性晶體柔性溫控器，其特征是:所述溫控執(zhí)行單元包括有陶瓷封裝加熱器和PT10000。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種激光非線性晶體柔性溫控器，其特征是:所述接觸片與非線性晶體的接觸面的表面粗糙度小于Ra0.8 ;所述接觸片的材料為高導(dǎo)熱紫銅。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種激光非線性晶體柔性溫控器，其特征是:所述緩沖部件采用高彈性硅膠，在尺寸與結(jié)構(gòu)上結(jié)合非線性晶體、溫控底座、接觸片、預(yù)緊機(jī)構(gòu)和保持罩等的材料的熱膨脹系數(shù)整體實(shí)現(xiàn)熱變形匹配，預(yù)緊變形量處于0.2-3_范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種激光非線性晶體柔性溫控器，其特征是:所述預(yù)緊機(jī)構(gòu)采用7075-T6材料，厚度尺寸處于0.5-2mm范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】H01S3/042GK104466627SQ201410754334
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】嚴(yán)從林, 陳永亮, 彭越峰, 劉軍, 蘇友斌, 李才陽(yáng), 柳麗卿, 蔣琳 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所