一种使用TEC对壳体控温的紫外激光器的制作方法

本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及一种使用tec对壳体控温的紫外激光器。

背景技术：

近几年紫外激光器应用领域越来越广，很多应用对紫外激光器运行的稳定性要求很高。影响紫外激光器运行稳定性的因素很多，其中一个较为突出的因素就是激光器壳体温度的变化对紫外激光器出光功率和出光质量的影响。

现有紫外激光器技术对激光器壳体温度控制有两种方式：一种是风冷，另一种是水冷，风冷虽然可以带走热量，但随着环境气温变化，激光器壳体温度也会变化，这直接影响激光器出光功率的稳定性，这是风冷的缺点；水冷方式是用冷水机间接对激光器壳体冷却保持恒温，这种方式的缺点是冷水机控温精度直接关系着激光器出光的稳定性，一方面冷水机控温精度越高成本也越高，另一方面高精度高成本的冷水机不一定就能保证激光器高稳定的出光质量。原因如下，在理想的特定状态下，激光器系统其他工作参量不变，激光器壳体温度也恒定不变，激光器出光也稳定不变；但实际工作中激光器其他工作参量也是有变化的，这时候即便激光器壳体温度恒定不变，激光器出光功率和出光质量也会有变化。可见，传统的风冷和水冷都是在有限范围内保持激光器有限的稳定性（一般是8小时<3%），技术上无法做到综合抗干扰。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提出一种使用tec对壳体控温的紫外激光器，所述紫外激光器包括紫外激光器壳体及其内部零部件、壳体温度采集元件、温控元件tec、热交换部件（散热片或者水板）以及具有温控功能的驱动电路；采用tec对激光器壳体温度控制，不论tec的另一端采用风冷还是水冷，激光器壳体的温度是由驱动tec的温控电路系统决定的，使得激光器壳体温度不受环境温度影响；不仅可以做到较高精度的恒温状态，而且在激光器其他工作参量受影响变化的条件下，可以使激光器壳体温度向着有益于激光器出光质量稳定和改善的方向，按照一定规律智能变动，自动改变激光器壳体温度，以便使激光器工作在综合的最佳状态。这大大提高了紫外激光器工作的稳定性，实验证明采用本实用新型技术的紫外激光器不稳定性指标达到了14小时<1%。

附图说明

图1是本实用新型风冷实施实例结构示意图。

图2是本实用新型水冷实施实例结构示意图。

图中1—紫外激光器壳体;2—温控元件tec；3—散热片；4-水板；5-温度采集元件。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种使用tec对壳体精确控温的紫外激光器，它由：1—紫外激光器壳体;2—温控元件tec；3—散热片；4-水板；5-温度采集元件组成。

所述1--激光器壳体，其内部装配有紫外激光器元件、部件，以及和驱动电源连接的各种电接口、光接口。

所述2--温控元件是指半导体致冷器(thermoelectriccooler),是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的。它的两个面分别是热面和冷面，一般情况下让激光器外壳和tec冷面贴附，散热片或水板和tec热面贴附。tec制冷片冷热面反过来装配时通过调整驱动极性互换也能起到制冷或制热作用，所以冷面、热面反过来装配也是本实用新型保护范围。

所述3-散热片作用是加强tec热面和环境空气之间的热交换速度，其材料导热系数越大越好，结构外形与空间接触面越大越好，为进一步加强导热，可以安装给散热片加装风扇。

所述4-水板作用是建立tec热面和流经水板内液体管道内的水或其他液体之间的热交换，一般由金属加工制造而成，液体管道内壁面积越大越好，管道内液体保持一个较大的流量速度。液体流动动力来自于外部管道连接的泵。在外管道循环中还设有液体和外界空气或者和其他热媒进行热交换的装置，比如散热器或者压缩机的热交换器等，在本实用新型中，流经热交换器的液体可以不用制冷、恒温。

相对于传统的风冷紫外激光器，本实用新型所述紫外激光器先进性在于：所述紫外激光器壳体温度不受环境温度的影响，传统的风冷紫外激光器，激光器壳体内部发热不变的情况下，环境温度改变，风冷的激光器壳体温度也会随之改变，而采用本实用新型这种使用tec对壳体控温激光器壳体来说，控温电路通过激光器壳体温度采集元件感知到激光器壳体温度和控温目标有偏差后，可以改变对温控元件tec的驱动电流，使得激光器壳体温度锁定在控温目标附近极小的误差范围内，为激光器稳定运行提供了技术保障。

相对于传统水冷紫外激光器，本实用新型所述紫外激光器先进性在于：1、比传统水冷方式成本低，控温精度比传统水冷方式高。2、在所述紫外激光器的其他工作参量受到影响改变而影响激光器出光稳定性的时候，所述紫外激光器温控电路系统可以驱动tec智能改变激光器壳体温度，以适应激光器其他参量的改变，保持出光稳定性，这种改变是动态的、实时的，这大大提高了所述紫外激光器抗干扰能力，提高了激光器运行的稳定性，这是传统水冷方式是无法做到的。

综述，图1和图2所示是本实用新型的两个实施实例，但本实用新型的实施不仅仅只有这两个具体形式，任何具备以下综合特征的实施方案，都是属于本实用新型保护的范围：激光器电路系统根据紫外激光器工作需求，通过增加或减小通过tec的电流实现对激光器壳体的控温目标的动态锁定，这个锁定目标可以是根据激光器工作状态需求变化的，达到了准确快捷地稳定激光器输出激光功率和出光质量的目的。

技术特征：

1.一种使用tec对壳体控温的紫外激光器，其主要特征在于在所述紫外激光器壳体合适位置装有温度采集传感元件，在所述紫外激光器壳体表面紧密贴附一定数量的温控元件tec,tec另一面与热交换器（散热片或者水板）紧密贴附，温度采集元件和所述温控元件tec与温控电路相连；电路根据系统需要对所述紫外激光器壳体进行温度控制。

2.根据权利要求1所述一种使用tec对壳体控温的紫外激光器，其特征在于：所述紫外激诉述紫外激光器装配有温控元件tec，温控元件tec是指半导体致冷器(thermoelectriccooler)。

3.根据权利要求1所述一种使用tec对壳体控温的紫外激光器，其特征在于：所述紫外激光器中温控元件tec两面中的其中一面与所述紫外激光器壳体表面紧密贴附，另一面可以与散热片紧密贴附，也可以与水板贴附。

4.根据权利要求1所述一种使用tec对壳体控温的紫外激光器，其特征在于：所述紫外激光器中，与温控元件tec其中一面贴附的水板由金属制成，水板内具有液体管道。

技术总结
一种使用TEC对壳体控温的紫外激光器，该紫外激光器包括紫外激光器壳体及内部零件、壳体温度采集元件、温控元件TEC、热交换部件（散热片或者水板）以及温控电路；本实用新型所述紫外激光器是在所述紫外激光器壳体合适位置装有温度采集传感元件，在所述紫外激光器壳体表面紧密贴附一定数量的温控元件TEC,TEC另一面与热交换器（散热片或者水板）紧密贴附，温度采集元件和所述温控元件TEC与温控电路相连；电路根据系统需要对所述紫外激光器壳体进行温度控制，从而保证了紫外激光输出的高稳定性。

技术研发人员：不公告发明人
受保护的技术使用者：刘洪强
技术研发日：2019.03.20
技术公布日：2020.04.24