一种激光器晶体双侧控温装置的制作方法

本实用新型属于激光器技术领域，具体涉及一种激光器晶体双侧控温装置。

背景技术：

TEC热电制冷器又称半导体制冷器，当直流电流通过两种不同的导电材料回路时，结点上将产生吸热或放热的现象。成为珀尔贴效应。TEC智能制冷温控模块既是利用了珀尔贴片效应以实现制冷或制热，它具有制冷、制热速度快，无噪声、无污染，控制灵活方便、体积小、重量轻等特点，因而得到了广泛应用。一种典型的TEC单级热电制冷器，由二片分别是P型和N型的半导体材料构成，当一正向电流作用于N型半导体时电子从P型半导体移到N型半导体，因此热量被吸收，温控面的温度降低，热量通过热沉面向周围散发，热能的迁移量与TEC的供电量成正比。改变电流方向，从热沉输入，则将热量从热沉面转移到温控面，从而使温控面的温度升高。在小体积的温控领域TEC是优先选择的温控制冷器件。

现在普通的TEC制冷的工作参数设置不灵活，应用成本上升，控制模式切换比较复杂。温控条件如果发生变化，温度控制参数改变困难，温控算法无法更改。在空间比较狭小的激光器中，制冷模块的体积位置也受到比较大的限制；而且大部分激光晶体的制冷模块采用的是单侧控温，晶体会随着与TEC制冷模块的距离变大而产生一定的温度梯度，当激光的功率越大现象越明显，从而影响到激光的光学质量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，在有限的空间内能够充分对晶体的温度进行控制，受限于晶体的结构尺寸以及晶体的发热功率，本实用新型提供一种激光器晶体双侧控温装置，采用双测温控的结构实现对由于晶体与制冷模块之间距离造成的温度梯度的改善。

一种激光器晶体双侧控温装置，包括分别设置于激光晶体两侧的上控温模块、下控温模块，以及用于接收晶体温度数据并驱动上控温模块、下控温模块的半导体制冷器工作的控制组件，其中所述上控温模块包括上水冷板、上半导体制冷器和上晶体夹具，所述下控温模块包括下晶体夹具、下半导体制冷器和下水冷板，所述控制系统包括上测温探头、下测温探头、驱动电源、PLC和双路驱动板，驱动电源与PLC相连，上测温探头和下测温探头与PLC相连，PLC与双路驱动板相连，双路驱动板与所述上半导体制冷器、下半导体制冷器分别相连。

在上述技术方案中，所述激光晶体截面为正方形。

在上述技术方案中，所述上控温模块和下控温模块设置于底座上，底座上设置有用于固定的螺钉孔。

在上述技术方案中，所述上控温模块和下控温模块外部设置有外壳。

在上述技术方案中，所述上控温模块和下控温模块为对称设置。

在上述技术方案中，所述上晶体夹具紧贴合激光晶体轮廓设置，位于激光晶体的上部，在上晶体夹具的上方设置上半导体制冷器，上半导体制冷器的上方设置上水冷板，上半导体制冷器的热沉面朝上与上水冷板相接触。

在上述技术方案中，所述下晶体夹具紧贴合激光晶体轮廓设置，位于激光晶体的下部，在下晶体夹具的下方设置下半导体制冷器，下半导体制冷器的下方设置下水冷板，下半导体制冷器的热沉面朝下与下水冷板相接触。

在上述技术方案中，所述上水冷板和下水冷板分别连通冷却水管。

在上述技术方案中，在所述上水冷板和下水冷板上设置有用于与冷却水管连接的快接水嘴。

在上述技术方案中，所述上水冷板、上半导体制冷器和上晶体夹具结合为一整体以方便安装。

在上述技术方案中，所述下水冷板、下半导体制冷器和下晶体夹具结合为一整体以方便安装。

在上述技术方案中，所述PLC连接用于操作控制的触摸屏。

一种激光器晶体双侧控温装置的运行过程，如下所述：

由上测温探头和下测温探头采集激光晶体两侧的温度，将温度数据传输至PLC，通过PLC控制双路驱动板，调整驱动电源输出为电流驱动上半导体制冷器以及下半导体制冷器进行热量的转移，将金属制的晶体夹具上的热量转移至水冷板，通过水冷板将热量转移释放。

本实用新型的优点和有益效果为：

1、由于采用线形调节方式而非位式调节方式，输出温度控制模块采用数字控制模式，可以大幅提高温度的控制精度，将原有的温度的控制精度提高到0.1℃。

2、在有限空间内，利用双侧对称的控温模块对激光器晶体执行控温，实现了双倍功率的制冷量，同时有效降低了激光晶体工作时温度的梯度。

3、对于控温模块采用模块化设计，将晶体夹具、半导体制冷器、水冷板多部件集成于一体，可以方便快捷的进行组装，维修。

附图说明

图1为控温装置控制系统连接示意图。

图2为控温装置结构示意图。

其中：1为触摸屏，2为PLC，3为驱动电源，4为双路驱动板，5为控温装置，6为外壳，7为上水冷板，8为上半导体制冷器，9上晶体夹具，10为激光晶体，11为下晶体夹具，12为下半导体制冷器，13为下水冷板，14为底座，15为下测温探头，16为上测温探头，17为快接水嘴。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

以下实施例中采用的各部件来源：

半导体制冷器(上半导体制冷器、下上半导体制冷器)购自鹏南科技(厦门)有限公司。

水冷板(上水冷板、下水冷板)购自上海威特力热管散热器有限公司

晶体夹具(上晶体夹具、下晶体夹具)为铜质根据激光晶体加工制得。

测温探头(上测温探头、下测温探头)购自深圳市泰士特科技股份有限公司。

实施例1

一种激光器晶体双侧控温装置，包括分别设置于激光晶体两侧的上控温模块、下控温模块，以及用于接收晶体温度数据并驱动上控温模块、下控温模块的半导体制冷器工作的控制组件，其中所述上控温模块包括上水冷板7、上半导体制冷器8和上晶体夹具9，所述下控温模块包括下晶体夹具11、下半导体制冷器12和下水冷板13，所述控制系统包括上测温探头16、下测温探头15、驱动电源3、PLC2和双路驱动板4，驱动电源与PLC相连，上测温探头和下测温探头与PLC相连，PLC与双路驱动板相连，双路驱动板与所述上半导体制冷器、下半导体制冷器分别相连。

所述上控温模块和下控温模块设置于底座上，底座上设置有用于固定的螺钉孔。

所述上控温模块和下控温模块外部设置有外壳6。

所述上控温模块和下控温模块为对称设置。

实施例2

一种激光器晶体双侧控温装置，包括分别设置于激光晶体两侧的上控温模块、下控温模块，以及用于接收晶体温度数据并驱动上控温模块、下控温模块的半导体制冷器工作的控制组件，其中所述上控温模块包括上水冷板7、上半导体制冷器8和上晶体夹具9，所述下控温模块包括下晶体夹具11、下半导体制冷器12和下水冷板13，所述控制系统包括上测温探头16、下测温探头15、驱动电源3、PLC2和双路驱动板4，驱动电源与PLC相连，上测温探头和下测温探头与PLC相连，PLC与双路驱动板相连，双路驱动板与所述上半导体制冷器、下半导体制冷器分别相连。

所述上晶体夹具紧贴合激光晶体轮廓设置，位于激光晶体的上部，在上晶体夹具的上方设置上半导体制冷器，上半导体制冷器的上方设置上水冷板，上半导体制冷器的热沉面朝上与上水冷板相接触。

所述下晶体夹具紧贴合激光晶体轮廓设置，位于激光晶体的下部，在下晶体夹具的下方设置下半导体制冷器，下半导体制冷器的下方设置下水冷板，下半导体制冷器的热沉面朝下与下水冷板相接触。

所述上水冷板、上半导体制冷器和上晶体夹具结合为一整体以方便安装，下水冷板、下半导体制冷器和下晶体夹具结合为一整体以方便安装。

实施例3

一种激光器晶体双侧控温装置的运行过程，如下所述：

由上测温探头和下测温探头采集激光晶体两侧的温度，将温度数据传输至PLC，通过PLC控制双路驱动板，调整驱动电源输出为电流驱动上半导体制冷器以及下半导体制冷器进行热量的转移，将金属制的晶体夹具上的热量转移至水冷板，通过水冷板将热量转移释放。

接通电源后，上半导体制冷器靠近上晶体夹具一侧附近产生电子-空穴对，内能减小，温度降低，向外界吸热，作为冷端，另一端靠近上水冷板一侧因电子-空穴对复合，内能增加，温度升高，并向环境放热，作为热端；下半导体制冷器作用原理相同，靠近下晶体夹具一侧附近产生电子-空穴对，内能减小，温度降低，向外界吸热，作为冷端，另一端靠近下水冷板一侧因电子-空穴对复合，内能增加，温度升高，并向环境放热，作为热端。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。