專利名稱：輸出波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體泵浦全內(nèi)腔微片激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光器，特別是關(guān)于一種輸出波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體泵浦全內(nèi)腔微片 激光器。
背景技術(shù)：
全內(nèi)腔半導(dǎo)體泵浦微片激光器有著泵浦效率高、產(chǎn)生的剩余熱量少的優(yōu)點，因此 被廣泛應(yīng)用于干涉測量中，比如準(zhǔn)共路微片激光器回饋干涉儀中就使用了半導(dǎo)體泵浦 Nd: YAG微片激光器作為光源。干涉測量的原理最終把測量值溯源到光源的光波長上，也就 是說干涉測量系統(tǒng)實現(xiàn)精準(zhǔn)測量的基礎(chǔ)取決于光源輸出波長的準(zhǔn)確和穩(wěn)定程度。半導(dǎo)體端 面泵浦Nd:YAG微片激光器的熱很大一部分產(chǎn)生于LD向微片發(fā)射的功率。由于是端面泵浦， 如果細致的分析，這種激光器有著自己獨特的溫度分布，應(yīng)力分布以及熱透鏡效應(yīng)。當(dāng)溫度 和應(yīng)力發(fā)生變化時，增益介質(zhì)Nd:YAG晶體的折射率、形狀、體積都會發(fā)生變化。這給Nd:YAG 微片激光器的輸出波長帶來了極大的不穩(wěn)定因素。因為，恰巧微片激光器的諧振腔反射鏡 就是Nd:YAG晶體的兩個表面。而通過給Nd:YAG晶體鍍膜形成的諧振腔光程長度又完全取 決于Nd: YAG晶體的尺寸和折射率。采用盡量窄的LD發(fā)光頻率，提高增益介質(zhì)的吸收效率， 盡可能的降低多余的熱量的產(chǎn)生是一個很有效的方法。然而，熱量的產(chǎn)生還是無法避免，且 環(huán)境的溫度波動也會對激光器溫度造成影響。因為折射率與尺寸是Nd:YAG晶體的固有性 質(zhì)很難改變，所以控制Nd:YAG晶體溫度就成了關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)囟冗M行控制的輸出波長穩(wěn)定的 半導(dǎo)體泵浦全內(nèi)腔微片激光器。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種輸出波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體泵浦全 內(nèi)腔微片激光器，其特征在于它包括激光器、溫度傳感器、溫度驅(qū)動裝置、溫度控制裝置和 制冷元件；所述激光器包括半導(dǎo)體泵源、Nd:YAG晶體和為Nd:YAG晶體設(shè)置的封閉的保溫空 間；所述溫度傳感器的測溫探頭與所述Nd: YAG晶體表面接觸；所述溫度驅(qū)動裝置包括誤差 放大器和H橋，所述誤差放大器與所述溫度傳感器電連接接收當(dāng)前溫度值，并對其進行放 大和濾波；所述溫度控制裝置包括數(shù)據(jù)采集卡和與其雙向連接的計算機，所述計算機中設(shè) 置有控制與顯示模塊和PID數(shù)字補償網(wǎng)絡(luò)，所述數(shù)據(jù)采集卡電連接所述誤差放大器，將放 大和濾波后的當(dāng)前溫度信號轉(zhuǎn)換為當(dāng)前溫度數(shù)字信號，所述控制與顯示模塊將所述當(dāng)前溫 度數(shù)字信號與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)溫度值進行比較得到溫度差值，再由所述PID數(shù)字補償網(wǎng)絡(luò)根據(jù) 所述溫度差值，進行PID數(shù)字補償后，將得到的反饋調(diào)節(jié)信號輸送給所述H橋進行功率放 大，以驅(qū)動所述制冷元件的溫度調(diào)節(jié)。所述Nd:YAG晶體單獨設(shè)置在一所述封閉的保溫空間內(nèi)，所述半導(dǎo)體泵源設(shè)置在 所述封閉的保溫空間之外，所述半導(dǎo)體泵源與所述Nd:YAG晶體采用光纖連接。所述封閉的保溫空間包括一保溫殼體，所述保溫殼體內(nèi)設(shè)置有一基座，所述基座與保溫殼體之間設(shè)置有隔熱用毛氈，所述基座和殼體上對應(yīng)設(shè)置有通光孔，所述半導(dǎo)體泵 源通過光纖連接所述殼體的通光孔進口，所述Nd:YAG晶體放置在所述基座的通光孔進口 處，通過一壓蓋固定在所述基座上，所述制冷元件設(shè)置在所述基座的底端，所述制冷元件的 底端設(shè)置一散熱片。所述Nd:YAG晶體設(shè)置在一所述封閉的保溫空間內(nèi)，所述半導(dǎo)體泵源設(shè)置在另一 封閉的保溫空間內(nèi)，為所述半導(dǎo)體泵源再設(shè)置一溫度傳感器，該溫度傳感器輸出端連接所 述誤差放大器，為所述半導(dǎo)體泵源的保溫空間再設(shè)置一制冷元件和一 H橋，該制冷元件、H 橋的輸入端依次連接所述計算機中的數(shù)據(jù)采集卡。所述Nd:YAG晶體和半導(dǎo)體泵源的保溫空間設(shè)置在同一殼體中，并通過一隔熱窗 片隔開；所述殼體上設(shè)置有一出光口，所述Nd:YAG晶體的保溫空間位于出光口側(cè)的殼體 中，且該保溫空間包括晶體壓蓋、晶體基座和制冷元件；所述Nd:YAG晶體放入在所述晶體 基座臺階孔中，放置在所述殼體的出光口處的所述晶體壓蓋壓住所述Nd:YAG晶體，且所示 制冷元件設(shè)置在所示晶體壓蓋與殼體之間；所述半導(dǎo)體泵源的保溫空間包括泵源基座，所 述半導(dǎo)體泵源固定在所述泵源基座上；所述晶體壓蓋、晶體基座和泵源基座通過螺栓固定 連接成一體；所述泵源基座的底端也依次設(shè)置有所述制冷元件和散熱片。所述半導(dǎo)體泵源和Nd:YAG晶體均設(shè)置的同一個封閉的保溫空間內(nèi)。所述封閉的保溫空間包括散熱片、泵源基座、前板塊、晶體基座、晶體壓蓋、背板 塊、窗片、調(diào)節(jié)上座和調(diào)節(jié)下座；所述泵源基座插設(shè)在所述前板塊的臺階孔中，所述半導(dǎo)體 泵源固定在所述泵源基座上，所述Nd:YAG晶體放入所述晶體基座臺階孔中，所述晶體壓蓋 壓住所述Nd:YAG晶體，所述晶體壓蓋、晶體基座和泵源基座通過螺栓固定連接成一體；所 述窗片粘接在所述背板塊的臺階孔中，所述制冷元件放置在所述散熱片與所述前板塊之 間，將所述散熱片、前板塊和背板塊用螺栓固定連接成一體；所述調(diào)節(jié)上座固定在所述前板 塊的底部，所述調(diào)節(jié)上座插設(shè)在所述調(diào)節(jié)下座的兩排安裝座之間，將所述調(diào)節(jié)上座的兩端 與所述調(diào)節(jié)下座的安裝座用螺栓連接，所述調(diào)節(jié)上座具有豁槽的一端以所述調(diào)節(jié)上座具有 通孔的一端為軸轉(zhuǎn)動。所述窗片的兩面鍍有1064nm增透膜。所述半導(dǎo)體泵源采用能夠產(chǎn)生波長為808nm、且連續(xù)輸出激光的半導(dǎo)體激光器。本 發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下 優(yōu)點1、由于本發(fā)明包括激光器、溫度傳感器、溫度驅(qū)動裝置、溫度控制裝置和制冷元件，且 激光器包括半導(dǎo)體泵源、Nd:YAG晶體和為Nd:YAG晶體設(shè)置的封閉的保溫空間，通過溫度傳 感器檢測Nd:YAG晶體表面溫度，并通過溫度驅(qū)動裝置中的誤差放大器將當(dāng)前溫度值進行 放大和濾波后，輸送給計算機中的控制與顯示模塊，由控制與顯示模塊將其內(nèi)預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn) 溫度值與輸入的當(dāng)前溫度進行比較，再通過計算機中的PID數(shù)字補償網(wǎng)絡(luò)進行PID數(shù)字補 償后，將得到的反饋調(diào)節(jié)信號輸送給溫度驅(qū)動裝置中的H橋進行功率放大，以驅(qū)動制冷元 件對Nd:YAG晶體進行溫度調(diào)節(jié)，使Nd:YAG晶體的溫度穩(wěn)定，從而能夠?qū)⑤敵龅募す獠ㄩL準(zhǔn) 確且穩(wěn)定。2、由于本發(fā)明為Nd: YAG晶體單獨設(shè)置一封閉的保溫空間，并采用光纖將保溫空 間外的半導(dǎo)體泵源與Nd:YAG晶體相連，半導(dǎo)體泵源輸出的泵浦光束經(jīng)過光纖輸出口的自 聚焦透鏡準(zhǔn)直后，入射到Nd:YAG晶體上，從而使得半導(dǎo)體激光器的熱不會影響晶體所在的 溫度場，溫度控制精度更高，并且讓熱源遠離激光器出光部分，更利于將激光器應(yīng)用于高精
5密的測量中。3、由于本發(fā)明在單獨為Nd:YAG晶體設(shè)置保溫空間時，保溫空間是一內(nèi)設(shè)置有 基座的保溫殼體，且在基座與保溫殼體之間設(shè)置隔熱用毛氈，并在基座的底端依次設(shè)置制 冷元件和散熱片，因此不僅可以降低成本，而且可以有效地控制Nd:YAG晶體的溫度。4、由 于本發(fā)明為半導(dǎo)體泵源和Nd:YAG晶體分別單獨設(shè)置在一封閉的保溫空間，同時為半導(dǎo)體 泵源再設(shè)置一溫度傳感器，同時為半導(dǎo)體泵源的保溫空間再設(shè)置一制冷元件和一 H橋，因 此可以通過同一套溫度控制裝置同時控制兩個保溫空間的溫度。5、由于本發(fā)明可以將半導(dǎo) 體泵源和Nd:YAG晶體均設(shè)置的同一個封閉的保溫空間內(nèi)，盡可能的縮短了光路，因此光路 受到外界干擾更小，使輸出波長更加穩(wěn)定。6、由于本發(fā)明采用的半導(dǎo)體泵源是能夠產(chǎn)生波 長為808nm、且連續(xù)輸出激光的半導(dǎo)體激光器，因此為本發(fā)明輸出波長穩(wěn)定的激光光束提供 了保證。本發(fā)明可以廣泛用于激光精密測量領(lǐng)域及激光技術(shù)領(lǐng)域。



圖1是本發(fā)明的原理示意2是本發(fā)明計算機中的模塊示意3是本發(fā)明封閉的保溫空間實施例1結(jié)構(gòu)示意4是本發(fā)明實施例1的原理示意5是本發(fā)明實施例2的原理示意6是本發(fā)明半導(dǎo)體泵源與Nd:YAG晶體分別設(shè)置保溫空間結(jié)構(gòu)示意7是本發(fā)明封閉的保溫空間實施例3結(jié)構(gòu)示意8是圖7中局部結(jié)構(gòu)放大剖視示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。本發(fā)明針對Nd:YAG晶體受熱、遇冷后會發(fā)生長度變化，Nd:YAG晶體兩端的高反膜 形成的腔長也隨之發(fā)生變化，從而引起輸出的激光光束波長不穩(wěn)定的問題，專門以Nd: YAG 晶體為主設(shè)置一個封閉的保溫空間和相應(yīng)的溫度反饋控制系統(tǒng)，通過對封閉的保溫空間的 溫度的監(jiān)測、反饋和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)穩(wěn)定波長的激光光束輸出。如圖1所示，本發(fā)明包括激光器1、溫度傳感器2、溫度驅(qū)動裝置3、溫度控制裝置4 和制冷元件5。如圖1所示，本發(fā)明的激光器1主要包括半導(dǎo)體泵源ll、Nd:YAG晶體12和封閉的 保溫空間。半導(dǎo)體泵源11采用可以產(chǎn)生功率在500mW以下、波長為808nm、且連續(xù)穩(wěn)定輸出 泵浦激光A的半導(dǎo)體激光器，半導(dǎo)體泵源11的快慢軸發(fā)散角分別為5°和8°，光斑形狀基 本為長方形。Nd: YAG晶體12采用Nd: YAG材料，其兩面分別鍍設(shè)有一層1064nm高反膜，兩 面鍍設(shè)的1064歷高反膜形成一激光諧振腔；Nd: YAG晶體12的尺寸為Φ 5mm，厚度為1mm， 通光口徑設(shè)為Φ4πιπι。為了保證泵浦光入射到Nd:YAG晶體12時有一定的光密度，半導(dǎo)體泵 源11的出射面與Nd:YAG晶體12的入射端面之間的距離小于3毫米。溫度傳感器2可以 采用陶瓷封裝的PtlOO作為測溫探頭，測溫探頭的陶瓷平面與Nd: YAG晶體12表面接觸，將 測得的PtlOO阻值經(jīng)線性化處理后，以電流或電壓的形式輸出一當(dāng)前溫度信號M。溫度傳感 器2還可以采用其它接觸式溫度傳感器。
本發(fā)明的溫度驅(qū)動裝置3包括誤差放大器31和H橋32，誤差放大器31的輸入端電連接溫度傳感器2的輸出端。溫度驅(qū)動裝置3可以采用型號為MAX1978的專門用于溫度 控制的芯片，也可以采用maxl968等用于溫控的芯片，溫度驅(qū)動裝置3設(shè)定最大電流為1A， 最大電壓為4V，即最大功率為4W。本發(fā)明的溫度控制裝置4包括數(shù)據(jù)采集卡41和計算機42，數(shù)據(jù)采集卡41的輸入 端電連接誤差放大器31的輸出端。計算機42中設(shè)置有一控制與顯示模塊421和一與其電 連接的PID數(shù)字補償網(wǎng)絡(luò)422 (如圖2所示)，且控制與顯示模塊421中預(yù)設(shè)有一標(biāo)準(zhǔn)溫度 值T，該標(biāo)準(zhǔn)溫度值T設(shè)定范圍為0. 000°C 80. OOO0C。本實施例中，數(shù)據(jù)采集卡41也可以 采用其它具有A/D和D/A功能的電路代替。計算機42還采用單片機等其它具有數(shù)據(jù)處理 功能的硬件。PID數(shù)字補償網(wǎng)絡(luò)422可以采用模擬PID補償網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的制冷元件5(如圖1所示)可以采用TEC(Thermoelectric Cooler, 半導(dǎo)體熱電制冷器)，但不限于此。TEC是利用半導(dǎo)體材料的珀爾帖效應(yīng)制成，尺寸為 15mmX 15mm。制冷元件5的控制端電連接H橋32的輸出端，制冷元件5的制冷功率和上下 表面溫差隨H橋32提供的驅(qū)動電流大小發(fā)生變化，因此，本發(fā)明的H橋32應(yīng)該能夠提供穩(wěn) 定的功率，并且可以提供正負連續(xù)變化的電流輸出。本發(fā)明封閉的保溫空間可以采取各種結(jié)構(gòu)形式，本發(fā)明僅舉以下幾種實施例。實施例1 僅為Nd YAG晶體12設(shè)置保溫空間6如圖3所示，本實施例的保溫空間6包括在一保溫殼體61內(nèi)設(shè)置一基座62，在基 座62與保溫殼體61之間設(shè)置有隔熱用毛氈63，基座62和殼體61上對應(yīng)設(shè)置有通光孔，泵 浦光束A從一側(cè)進入，激光光束B從另一側(cè)輸出。Nd: YAG晶體12放置在基座62的通光孔 進口處，通過一壓蓋64固定在基座62上。溫度傳感器2也設(shè)置在保溫殼體61內(nèi)，溫度傳 感器2的測溫探頭貼在Nd:YAG晶體12，溫度傳感器2的電導(dǎo)線穿出殼體61。制冷元件5 設(shè)置在基座62的底端，制冷元件5的底端設(shè)置一散熱片65。本實施例主要用于半導(dǎo)體泵源 11與Nd: YAG晶體12分開設(shè)置(如圖4所示)，并通過光纖66連接輸出激光光束的情況。實施例2 分別為半導(dǎo)體泵源11和Nd:YAG晶體12設(shè)置保溫空間6、7如圖5所示，本實施例在為Nd:YAG晶體12設(shè)置與實施例1相同的保溫空間6的 同時，也可以為半導(dǎo)體泵源11設(shè)置一類似的保溫空間7。在保溫空間7中為半導(dǎo)體泵源11 另外設(shè)置一與溫度傳感器2和制冷元件5相同的溫度傳感器2’和制冷元件5’，同時在溫度 驅(qū)動裝置3中設(shè)置一為制冷元件5’提供驅(qū)動電流的H橋32’。半導(dǎo)體泵源11 一側(cè)的溫度 傳感器2’與Nd:YAG晶體12 —側(cè)的溫度傳感器2并聯(lián)連接同一個誤差放大器31 ；半導(dǎo)體 泵源11 一側(cè)的制冷元件5，和H橋32’與Nd: YAG晶體12 —側(cè)的制冷元件5和H橋32并 聯(lián)依次連接同一個數(shù)據(jù)采集卡41，這樣可以通過同一套溫度控制裝置4同時控制兩個保溫 空間的溫度。本實施例適用于半導(dǎo)體泵源11直接將泵浦光傳輸給Nd:YAG晶體12，但半導(dǎo) 體泵源11與Nd:YAG晶體12分別設(shè)置保溫空間的情況。保溫空間6、7的具體設(shè)置方式如 下(如圖6所示)將保溫空間6、7設(shè)置在同一殼體71中，并通過一隔熱窗片72隔開。殼體71上設(shè) 置有一出光口 73，激光光束B從出光口 73輸出。保溫空間7位于出光口 73側(cè)的殼體71中， 保溫空間7包括一晶體壓蓋74、一晶體基座75和一制冷元件5’。Nd:YAG晶體12放入在晶 體基座75臺階孔中，放置在殼體71的出光口 73處的晶體壓蓋74壓住Nd: YAG晶體12，且制冷元件5’設(shè)置在晶體壓蓋74與殼體71之間。保溫空間6包括一泵源基座76，半導(dǎo)體泵 源11固定在泵源基座76上。晶體壓蓋74、晶體基座75和泵源基座76通過螺栓固定連接 成一體。制冷元件5設(shè)置在泵源基座76的底端，制冷元件5的底端設(shè)置一散熱片77。實施例3 將半導(dǎo)體泵源11和Nd:YAG晶體12設(shè)置在同一個保溫空間8內(nèi)如圖1、圖6所示，本實施例的保溫空間8包括散熱片81、泵源基座82、前板塊83、 晶體基座84、晶體壓蓋85、背板塊86、窗片87、調(diào)節(jié)上座88和調(diào)節(jié)下座89。前板塊83和 背板塊86均采用具有一定厚度、硬度的保溫材料，比如聚四氟乙烯等，散熱片37可以采用 硬鋁制成。窗片87兩面分別鍍設(shè)有1064nm增透膜，以將Nd:YAG晶體12的波長為1064nm 的穩(wěn)定激光光束盡可能的全部出射出去。本實施例中，泵源基座82、Nd:YAG晶體基座84和 晶體壓蓋85均可以采用導(dǎo)熱良好的材料，比如紫銅材料，以將激光產(chǎn)生的熱能及時散發(fā)出 去。如圖7、圖8所示，本實施例的保溫空間8安裝時分成以下步驟1、將泵源基座82插設(shè)在前板塊83的臺階孔中，再將半導(dǎo)體泵源11用螺釘固定在 泵源基座82上；2、將Nd:YAG晶體12放入晶體基座84臺階孔中，再將晶體壓蓋85插設(shè)在晶體基 座84臺階孔中，且頂住Nd:YAG晶體12，用螺栓將晶體壓蓋85、晶體基座84和泵源基座82 固定連接成一體；3、將窗片87粘接在背板塊86的臺階孔中，再將制冷元件5放置在散熱片81和前 板塊83之間，最后將散熱片81、前板塊83和背板塊86用螺栓固定連接成一體；4、將調(diào)節(jié)上座7固定在前板塊83的底部(二者也可以是一個一體結(jié)構(gòu))，再將調(diào) 節(jié)上座88插設(shè)在調(diào)節(jié)下座89的兩排安裝座之間，將調(diào)節(jié)上座88的兩端與調(diào)節(jié)下座89的 安裝座用螺栓連接。這樣調(diào)節(jié)上座88具有豁槽的一端可以以調(diào)節(jié)上座88具有通孔的一端 為軸轉(zhuǎn)動。上述各實施例中的封閉的保溫空間6、7的結(jié)構(gòu)僅用于說明書本發(fā)明，這些結(jié)構(gòu)都 是可以有所變化的，只要其能夠?qū)⒓す馄?中的Nd: YAG晶體12形成一個單獨的保溫空間， 或半導(dǎo)體泵源11與Nd:YAG晶體12 —起形成一個保溫空間，或半導(dǎo)體泵源11與Nd:YAG晶 體12封閉形成一個保溫空間，將保溫空間與外界環(huán)境隔絕，阻止空氣流動，使內(nèi)部溫度場 穩(wěn)定即可。通過圖1對本發(fā)明的工作原理進行說明本發(fā)明進行工作時，激光器1中半導(dǎo)體泵 源1發(fā)出的波長為808nm的激光光束A，通過Nd: YAG晶體12得到波長為1064nm激光光束 輸出；溫度傳感器2檢測得到Nd:YAG晶體12的電壓形式的當(dāng)前溫度信號M,并將當(dāng)前溫度 信號M輸送給誤差放大器31，誤差放大器31對溫度信號M進行放大和濾波處理得到溫度信 號N，并將其輸送給數(shù)據(jù)采集卡41，數(shù)據(jù)采集卡41對溫度信號N進行A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字形 式的溫度信號F。計算機42的控制與顯示模塊421將溫度信號F的數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)溫度T值進 行比較，得到一溫度差值輸送給PID數(shù)字補償網(wǎng)絡(luò)422，并將溫度信號F的數(shù)值和得到的溫 度差值在計算機42的顯示屏上進行同步顯示；PID數(shù)字補償網(wǎng)絡(luò)422根據(jù)溫度差值，進行 PID數(shù)字補償，并將得到的反饋調(diào)節(jié)信號通過數(shù)據(jù)采集卡41輸送給H橋32 ；H橋32將反饋 調(diào)節(jié)信號進行功率放大，以驅(qū)動制冷元件5對Nd: YAG晶體12進行制冷或制熱或保溫操作， 使Nd:YAG晶體12的溫度穩(wěn)定在10 50°C范圍內(nèi)。
經(jīng)實驗證明本發(fā)明裝置對Nd: YAG晶體12周圍的保溫空間進行封閉和溫度控制， 就可以使Nd:YA6晶體12的溫度波動小于士0. 05°C，輸出的激光光束具有的波長穩(wěn)定度優(yōu) 于10_6，從而克服已有技術(shù)中存在的問題。 上述各實施例中，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、及其連接都是可以有所變化的，在本 發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，對個別部件進行的改進和等同變換，不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范 圍之外。
權(quán)利要求
一種輸出波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體泵浦全內(nèi)腔微片激光器，其特征在于它包括激光器、溫度傳感器、溫度驅(qū)動裝置、溫度控制裝置和制冷元件；所述激光器包括半導(dǎo)體泵源、Nd:YAG晶體和為Nd:YAG晶體設(shè)置的封閉的保溫空間；所述溫度傳感器的測溫探頭與所述Nd:YAG晶體表面接觸；所述溫度驅(qū)動裝置包括誤差放大器和H橋，所述誤差放大器與所述溫度傳感器電連接接收當(dāng)前溫度值，并對其進行放大和濾波；所述溫度控制裝置包括數(shù)據(jù)采集卡和與其雙向連接的計算機，所述計算機中設(shè)置有控制與顯示模塊和PID數(shù)字補償網(wǎng)絡(luò)，所述數(shù)據(jù)采集卡電連接所述誤差放大器，將放大和濾波后的當(dāng)前溫度信號轉(zhuǎn)換為當(dāng)前溫度數(shù)字信號，所述控制與顯示模塊將所述當(dāng)前溫度數(shù)字信號與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)溫度值進行比較得到溫度差值，再由所述PID數(shù)字補償網(wǎng)絡(luò)根據(jù)所述溫度差值，進行PID數(shù)字補償后，將得到的反饋調(diào)節(jié)信號輸送給所述H橋進行功率放大，以驅(qū)動所述制冷元件的溫度調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的輸出波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體泵浦全內(nèi)腔微片激光器，其特征在于 所述Nd:YAG晶體單獨設(shè)置在一所述封閉的保溫空間內(nèi)，所述半導(dǎo)體泵源設(shè)置在所述封閉 的保溫空間之外，所述半導(dǎo)體泵源與所述Nd:YAG晶體采用光纖連接。
3.如權(quán)利要求2所述的輸出波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體泵浦全內(nèi)腔微片激光器，其特征在于 所述封閉的保溫空間包括一保溫殼體，所述保溫殼體內(nèi)設(shè)置有一基座，所述基座與保溫殼 體之間設(shè)置有隔熱用毛氈，所述基座和殼體上對應(yīng)設(shè)置有通光孔，所述半導(dǎo)體泵源通過光 纖連接所述殼體的通光孔進口，所述Nd: YAG晶體放置在所述基座的通光孔進口處，通過一 壓蓋固定在所述基座上，所述制冷元件設(shè)置在所述基座的底端，所述制冷元件的底端設(shè)置 一散熱片。
4.如權(quán)利要求1所述的輸出波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體泵浦全內(nèi)腔微片激光器，其特征在于 所述Nd:YAG晶體設(shè)置在一所述封閉的保溫空間內(nèi)，所述半導(dǎo)體泵源設(shè)置在另一封閉的保 溫空間內(nèi)，為所述半導(dǎo)體泵源再設(shè)置一溫度傳感器，該溫度傳感器輸出端連接所述誤差放 大器，為所述半導(dǎo)體泵源的保溫空間再設(shè)置一制冷元件和一 H橋，該制冷元件、H橋的輸入 端依次連接所述計算機中的數(shù)據(jù)采集卡。
5.如權(quán)利要求4所述的輸出波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體泵浦全內(nèi)腔微片激光器，其特征在于 所述Nd:YAG晶體和半導(dǎo)體泵源的保溫空間設(shè)置在同一殼體中，并通過一隔熱窗片隔開；所 述殼體上設(shè)置有一出光口，所述Nd:YAG晶體的保溫空間位于出光口側(cè)的殼體中，且該保溫 空間包括晶體壓蓋、晶體基座和制冷元件；所述Nd:YAG晶體放入所述晶體基座臺階孔中， 放置在所述殼體的出光口處的所述晶體壓蓋壓住所述Nd:YAG晶體，且所述制冷元件設(shè)置 在所述晶體壓蓋與殼體之間；所述半導(dǎo)體泵源的保溫空間包括泵源基座，所述半導(dǎo)體泵源 固定在所述泵源基座上；所述晶體壓蓋、晶體基座和泵源基座通過螺栓固定連接成一體； 所述泵源基座的底端也依次設(shè)置有所述制冷元件和散熱片。
6.如權(quán)利要求1所述的輸出波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體泵浦全內(nèi)腔微片激光器，其特征在于 所述半導(dǎo)體泵源和Nd:YAG晶體均設(shè)置的同一個封閉的保溫空間內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的輸出波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體泵浦全內(nèi)腔微片激光器，其特征在于 所述封閉的保溫空間包括散熱片、泵源基座、前板塊、晶體基座、晶體壓蓋、背板塊、窗片、調(diào) 節(jié)上座和調(diào)節(jié)下座；所述泵源基座插設(shè)在所述前板塊的臺階孔中，所述半導(dǎo)體泵源固定在 所述泵源基座上，所述Nd:YAG晶體放入所述晶體基座臺階孔中，所述晶體壓蓋壓住所述 Nd:YAG晶體，所述晶體壓蓋、晶體基座和泵源基座通過螺栓固定連接成一體；所述窗片粘接在所述背板塊的臺階孔中，所述制冷元件放置在所述散熱片與所述前板塊之間，將所述 散熱片、前板塊和背板塊用螺栓固定連接成一體；所述調(diào)節(jié)上座固定在所述前板塊的底部， 所述調(diào)節(jié)上座插設(shè)在所述調(diào)節(jié)下座的兩排安裝座之間，將所述調(diào)節(jié)上座的兩端與所述調(diào)節(jié) 下座的安裝座用螺栓連接，所述調(diào)節(jié)上座具有豁槽的一端以所述調(diào)節(jié)上座具有通孔的一端 為軸轉(zhuǎn)動。
8.如權(quán)利要求7所述的輸出波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體泵浦全內(nèi)腔微片激光器，其特征在于 所述窗片的兩面鍍有1064nm增透膜。
9.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的輸出波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體泵浦全 內(nèi)腔微片激光器，其特征在于所述半導(dǎo)體泵源采用能夠產(chǎn)生波長為808nm、且連續(xù)輸出激 光的半導(dǎo)體激光器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輸出波長穩(wěn)定的半導(dǎo)體泵浦全內(nèi)腔微片激光器，其特征在于它包括激光器、溫度傳感器、溫度驅(qū)動裝置、溫度控制裝置和制冷元件；激光器包括半導(dǎo)體泵源、Nd:YAG晶體和為Nd:YAG晶體設(shè)置的封閉的保溫空間；溫度傳感器的測溫探頭與Nd:YAG晶體表面接觸；溫度驅(qū)動裝置包括誤差放大器和H橋，溫度控制裝置包括數(shù)據(jù)采集卡和與其雙向連接的計算機，計算機中設(shè)置有控制與顯示模塊和PID數(shù)字補償網(wǎng)絡(luò)；誤差放大器與溫度傳感器電連接接，數(shù)據(jù)采集卡電連接誤差放大器，控制與顯示模塊將當(dāng)前溫度數(shù)字信號與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)溫度值進行比較得到溫度差值，再由PID數(shù)字補償網(wǎng)絡(luò)根據(jù)溫度差值，進行PID數(shù)字補償后，將得到的反饋調(diào)節(jié)信號輸送給H橋進行功率放大，以驅(qū)動制冷元件的溫度。本發(fā)明可以廣泛用于激光精密測量領(lǐng)域及激光技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號H01S3/042GK101872933SQ201010195109
公開日2010年10月27日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者張書練, 張亦男, 談宜東 申請人:清華大學(xué)