激光器用温度控制器的制作方法

本实用新型涉及一种激光器用温度控制器，该温度控制器主要用于温差较大的环境中需要恒温工作的激光器的温度控制。

背景技术：

随着技术的不断发展，激光器的应用范围也在不断增大，基于新的技术要求，激光器应在-30～60℃的环境中正常工作，但受限于自身性能，激光器需要在恒温条件下方可稳定工作，若激光器受到外界环境温度的影响使得工作温差大于0.02℃时，则可能出现失常的情况，导致相关工作中断。

目前针对激光器的温度控制装置较多，但大都存在控制范围小以及精度低的问题，导致激光器无法在-30～60℃的环境中正常工作，因此，急需提供一种使激光器能够在超低温及超高温环境下正常工作的温度控制器。

技术实现要素：

为了解决现有温度控制器无法使激光器在-30～60℃的环境中正常工作的问题，本实用新型提供一种新型激光器用温度控制器，该控制器不但通过风冷实现了激光器的宽温度范围正常工作，同时还提高了控制精度。

本实用新型的具体技术解决方案如下：

该激光器用温度控制器包括设置在激光器壳体内的激光器封闭器、散热片和制冷片，激光器封闭器一侧安装激光器及激光器电路板，另一侧设置有制冷片，制冷片一侧与激光器封闭器接触，另一侧与散热片接触；所述激光器封闭器、散热片、制冷片与激光器壳体之间形成的间隙填充绝热膜，使制冷片和激光器封闭器与激光器壳体内其他部件绝热。

所述激光器电路板是PID调节电路，用于调节激光器工作环境的温度。

所述制冷片为半导体制冷片。

所述绝热膜是石棉绝热膜。

所述散热片是硬铝散热片，包括硬铝热沉和均匀分布在硬铝热沉上的硬铝散热翅片。

所述PID调节电路包括参数设定模块，PID调节模块以及制冷片驱动模块；所述参数设定模块用于设定激光器的工作温度，PID调节模块用于接收温度传感器实时传输的激光器工作温度进行温度补偿计算，并将计算结果传输至制冷片驱动模块，再由制冷片驱动模块驱动制冷片进行温度调节。

所述PID调节模块以及制冷片驱动模块分别为两组，用于对制冷片进行分级调节；即大制冷片PID调节模块、大制冷片驱动模块以及小制冷片PID调节模块和小制冷片驱动模块；大制冷片是设置在激光器封闭器一侧的外设制冷片，小制冷片是集成在激光器内部的内置制冷片。

所述激光器壳体包括胶木端盖和胶木壳体，胶木端盖和胶木壳体之间采用螺纹连接；所述激光器封闭器、散热片和制冷片均设置在胶木端盖和胶木壳体形成的腔体内。

所述胶木端盖和胶木壳体均采用聚四氟乙烯耐温材料混合木屑制备。

本实用新型的优点在于：

1、相较于传统的温度控制，该激光器用温度控制器采用了PID调节电路，具有响应时间短，控制精度高的特点。

2、相较于传统的温度控制结构，该激光器用温度控制器采用了两级制冷片控制控制，其优点在于控制范围大。

3、相较于传统的温度控制结构，本结构采用了对要求控制的两个温度场使用了密封隔离技术，降低了电路设计所需要的功耗；并采用了聚四氟乙烯耐温材料，增加了结构的强度和寿命。

4、相较于传统的温度控制结构，该激光器用温度控制器巧妙的将制冷器和激光器连接在一起，减少了热沉的体积，更有利于温度控制。

5、该激光器用温度控制器提供的风冷系统不但利于散热，还增加了系统的散热效率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型电路原理图；

附图明细如下：

1.2.3-螺纹及垫片；4-胶木端盖；5-散热片；6-制冷片；7-激光器电路板；8-激光器；9-绝热膜；10-激光器电路板；11-胶木壳体。

具体实施方式

由于激光器的工作温度要求恒温，且温度控制精度在0.02度范围内，因此需要设计一套高精度的温度控制装置。

简单地讲，该方案的具体结构是将激光器固定在导热优良的激光器封闭器上，和半导体制冷片相连，散热器和半导体制冷片相连接，半导体制冷片和激光器封闭器要求绝热，采用绝热膜隔离。胶木端盖主要是密封散热器，提高风冷的效率。螺丝主要是连接、固定整个控制结构。

具体地讲，该激光器用温度控制器包括设置在激光器壳体内的激光器封闭器、散热片和制冷片，激光器封闭器一侧安装激光器及激光器电路板，另一侧设置有制冷片，制冷片一侧与激光器封闭器接触，另一侧与散热片接触；所述激光器封闭器、散热片、制冷片与激光器壳体之间形成的间隙填充绝热膜，使制冷片和激光器封闭器与激光器壳体内其他部件绝热。

激光器壳体包括胶木端盖和胶木壳体，胶木端盖和胶木壳体之间采用螺纹连接；所述激光器封闭器、散热片和制冷片均设置在胶木端盖和胶木壳体形成的腔体内。

其中PID调节电路包括参数设定模块，PID调节模块以及制冷片驱动模块；所述参数设定模块用于设定激光器的工作温度，PID调节模块用于接收温度传感器实时传输的激光器工作温度进行温度补偿计算，并将计算结果传输至制冷片驱动模块，再由制冷片驱动模块驱动制冷片进行温度调节。

为了提高调节精度，可以设置两组制冷片分别进行温度补偿，应用在PID调节电路中具体是采用PID调节模块以及制冷片驱动模块分别为两组，即大制冷片PID调节模块、大制冷片驱动模块以及小制冷片PID调节模块和小制冷片驱动模块。激光器在工作过程中产生热量，小制冷片温度控制电路及小制冷片将热量传导到激光器外壳上。而通过大制冷片及温度控制电路传导到散热器上。

激光器在工作过程中，激光器外壳温度升高，由于和外界工作环境也会产生相应的热交换。激光器外壳与热沉和外界也交换热量。

采用聚四氟乙烯耐温材料做密封和隔离，和未隔离的相比，外界和内部的热传导热降低，内部温度更容易控制。

温度通过传导升温较快的硬铝材料，热传导效率很高，。硬铝热沉通过隔热较好的石棉9使制冷器内外温差隔离，热量更容易的传导到散热器上。

散热器通过风冷降低温度，本结构对风路进行了设计，更有利于热交换，效率更高。

本系统主要针对温差较大的环境下，要求恒温工作的器件而设计的特殊结构。利用两级温度控制、温度场隔离的技术，达到了宽范围、高精度、快速响应的要求。该结构已经应用于半导体激光器在外界环境-30～60度下工作，其设定温差小于0.02度。