一种基于啁啾光纤光栅的温控结构的制作方法

1.本实用新型属于超短脉冲激光器领域，具体涉及一种基于啁啾光纤光栅的温控结构。


背景技术：

2.超短脉冲激光器是指以脉冲的方式工作的激光器，超短脉冲的脉冲时间宽度一般小于10-12
s，脉宽范围一般在几飞秒到几百飞秒，可以实现超快、超强的激光束。超短脉冲激光器在微细加工，医疗方面、探测微观物质等领域有广阔的应用前景。
3.随着光纤技术的不断发展，光纤激光器也受到极大的关注。然而，现有的光纤激光器的峰值功率较高时，会引起非线性效应，从而影响激光输出质量。目前，通常采用啁啾脉冲放大技术解决这一问题。
4.目前，在啁啾脉冲放大系统中，实现啁啾光纤光栅的调谐方法主要有以下两种：第一种是利用拉力调谐，即将制作好的非线性啁啾光栅的两端固定在可控拉伸器上，调节拉伸器施加的拉力就可以实现非线性啁啾光纤光栅的调谐；也可以在光纤光栅表面镀上一层均匀的磁致伸缩薄膜材料，在外加磁场的作用下，引起磁致伸缩，从而使得光纤光栅在轴向上产生应变。第二种方法是利用弹光效应实现调谐，在垂直干啁啾光纤光栅的表面施加一定的应力，由于光弹效应会使有效折射率发生变化从而实现光栅的调谐。
5.然而，上述两种方法所采用的系统结构均较为复杂，成本较高，且线性度不高，调控精度有限。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种基于啁啾光纤光栅的温控结构。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
7.一种基于啁啾光纤光栅的温控结构，包括底座、若干固定器、若干热电冷却器、啁啾光纤光栅、电控模块以及上盖板，其中，
8.所述若干固定器固定安装在所述底座一侧，且相邻两个固定器之间具有一定间隙；
9.所述若干热电冷却器设置在所述底座上，且与所述若干固定器对应接触；
10.所述啁啾光纤光栅固定设置在所述若干固定器上；
11.所述电控模块固定设置在所述底座的另一侧，且与所述若干热电冷却器连接，以向所述若干热电冷却器输入电流，使得不同的热电冷却器形成温度差，从而使得不同位置的啁啾光纤光栅具有不同的温度；
12.所述上盖板固定在所述底座上，以将所述若干固定器、所述若干热电冷却器以及所述啁啾光纤光栅封闭在所述底座内部。
13.在本实用新型的一个实施例中，所述若干固定器上均设有一v型槽，所述啁啾光纤光栅设置在所述v型槽内，且两者的接触面涂抹有导热硅脂。
14.在本实用新型的一个实施例中，每个固定器上与所述若干热电冷却器接触的位置还设有一传感器孔位，其上安装有温度传感器，用于测量对应热电冷却器的温度。
15.在本实用新型的一个实施例中，所述若干固定器的材料为钛合金。
16.在本实用新型的一个实施例中，所述底座下面还设有一水冷通道，所述水冷通道通过其两侧的螺纹接口与外部的水管连接。
17.在本实用新型的一个实施例中，所述电控模块包括外壳、位于所述外壳内部的若干个热电冷却器电路板，以及位于所述外壳上的db接头；其中，
18.所述若干个热电冷却器电路板分别与所述若干热电冷却器对应连接，用于控制对应热电冷却器的工作状态。
19.在本实用新型的一个实施例中，所述电控模块的外壳材料为型材。
20.本实用新型的有益效果：
21.本实用新型利用若干热电冷却器改变啁啾光纤光栅温度，并且连接热电冷却器和啁啾光纤光栅的固定器相互独立，相邻固定器温度无干扰，在啁啾光纤光栅上可实现理想的线性温度梯度，实现了对输出超短脉冲宽度的精密调谐，且具有结构简单、成本低的优点。
22.以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例提供的基于啁啾光纤光栅的温控结构的内部结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例提供的基于啁啾光纤光栅的温控结构的整体布局图；
25.图3为本实用新型实施例提供的固定器的结构示意图；
26.图4为本实用新型实施例提供的热电冷却器的结构示意图；
27.图5为本实用新型实施例提供的底座的水冷结构示意图；
28.图6为本实用新型实施例提供的电控模块的结构示意图。
29.附图标记说明：
30.1-底座，11-水冷通道，12-螺纹接口，2-固定器，21-v型槽，22-传感器孔位，3-热电冷却器，4-啁啾光纤光栅，5-电控模块，51-外壳，52-db接头，6-上盖板。
具体实施方式
31.下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
32.实施例一
33.cpa(chirped-pulse amplification，啁啾脉冲放大)系统中展宽器的主要目的是利用光的色散特性将脉冲在时域上展宽，避免较高的峰值功率带来的不利影响，本实用新型中展宽所用方案为啁啾光纤光栅。啁啾光纤光栅是将光纤光栅的周期线性增加，使得一段光谱会被全反射，利用不同频率的光反射位置不同，达到延时差的效果，形成色散。对啁啾光纤光栅施加一个非均匀的温度梯度场，且通过温度控制改变，就能实现对色散量的调节，基于此，本实用新型基于啁啾光纤光栅提供了一种温控结构，解决工程中脉宽调节问
题。
34.请联合参见图1和图2，图1为本实用新型实施例提供的基于啁啾光纤光栅的温控结构的内部结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的基于啁啾光纤光栅的温控结构的整体布局图。本实施例提供的基于啁啾光纤光栅的温控结构具体包括底座1、若干固定器2、若干热电冷却器3、啁啾光纤光栅4、电控模块5以及上盖板6，其中，
35.若干固定器2固定安装在底座1一侧，且相邻两个固定器2之间具有一定间隙；
36.若干热电冷却器3设置在底座1上，且与若干固定器2对应接触；
37.啁啾光纤光栅4固定设置在若干固定器2上；
38.电控模块5固定设置在底座1的另一侧，且与若干热电冷却器3连接，以向若干热电冷却器3输入电流，使得不同的热电冷却器3形成温度差，从而使得不同位置的啁啾光纤光栅具有不同的温度；
39.上盖板6固定在底座1上，以将若干固定器2、若干热电冷却器3以及啁啾光纤光栅4封闭在底座1内部。
40.可选的，在本实施例中，固定器2和热电冷却器3的数量均为8个，固定器2与底座1之间可以通过螺钉固定。
41.进一步的，请参见图3，图3为本实用新型实施例提供的固定器的结构示意图，其中，若干固定器2上均设有一v型槽21，啁啾光纤光栅4设置在v型槽21内，且两者的接触面涂抹有导热硅脂。
42.此外，每个固定器2上与若干热电冷却器3接触的位置还设有一传感器孔位22，其上安装有温度传感器(图中未示出)，用于测量对应热电冷却器3 的温度。
43.可以理解的是，固定器可根据导热系数选择不同材料，本实施例中优选钛合金材料。
44.请参见图4，图4为本实用新型实施例提供的热电冷却器的结构示意图。热电冷却器tec是一种基于珀尔帖效应的设备，它通常包括两种材料，在强制直流电流通过的同时将热量从设备的一侧传递到另一侧。散热的一侧变冷，即为制冷面，热量移动的一侧变热，也即制热面，如图4中所示。
45.本实施例采用tec器件不仅尺寸非常小，而且可靠性高，可以用于实现精确的温度控制。
46.进一步地，在本实施例中，底座1下面还设有一水冷通道11，水冷通道11通过其两侧的螺纹接口12与外部的水管连接，如图5所示。
47.本实施例在底座下面设置水冷通道可以带走多余热量。
48.进一步地，请参见图6，图6为本实用新型实施例提供的电控模块的结构示意图，其中，电控模块5包括外壳51、位于外壳51内部的若干个热电冷却器电路板(图6中未示出)，以及位于外壳51上的db接头52；其中，
49.若干个热电冷却器电路板分别与若干热电冷却器3对应连接，用于控制对应热电冷却器3的工作状态。
50.具体的，电控模块5的外壳材料可以为型材。
51.当本实施例提供的基于啁啾光纤光栅的温控结构工作时，通过电控模块向热电冷却器输入电流、使得每块热电冷却器制热制冷面温度不一致，形成温度差，根据热胀冷缩的
物理现象，啁啾光纤光栅每一段的微小形变量不一致，达到调节脉宽的目的。
52.本实用新型利用若干热电冷却器改变啁啾光纤光栅温度，并且连接热电冷却器和啁啾光纤光栅的固定器相互独立，相邻固定器温度无干扰，在啁啾光纤光栅上可实现理想的线性温度梯度，实现了对输出超短脉冲宽度的精密调谐，且具有结构简单、成本低的优点。
53.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
54.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
55.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
56.尽管在此结合各实施例对本技术进行了描述，然而，在实施所要求保护的本技术过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
57.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。