温度可控的激光器的制作方法 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术1.本实用新型涉及激光设备技术领域，特别是涉及一种温度可控的激光器。背景技术：2.目前，激光器在使用过程中，输入总能量只有少部分转换为激光输出，绝大部分能量转换成器件的热耗散掉，尤其是激光晶体发热对激光器输出的影响最大。激光晶体在工作过程中会产生热量，由于激光器腔体内部不是真空环境，导致激光器腔体内部的气体被加热，且激光晶体的体积较小，充斥于激光晶体外围的气体与激光晶体距离不一样，导致充斥于激光器腔体内部的各部分气体温度不一致，从而严重影响激光器光束的稳定性。3.现有技术中，通常是在激光器腔体内部安装冷却管，在激光晶体的工作过程中，冷却液在冷却管里循环，从而使激光器腔体冷却达到冷却的目的，进而减小激光晶体产生热量对激光器光束稳定性造成的影响。但是此种冷却方式无法根据腔体内部的各区域温度情况进行变量调节，且冷却液需要以加快流动性的方式来增加散热效率，液流产生的动能，会降低激光器光束稳定性的问题。技术实现要素：4.基于此，有必要针对现有激光器无法根据腔体内部的各区域温度情况进行变量调节，且会降低激光器光束稳定性的问题，提供一种温度可控的激光器。5.一种温度可控的激光器，包括：6.泵浦腔，其具有顶壁及与所述顶壁相对的底壁，所述泵浦腔内设置有激光晶体；7.多个冷却模块，间隔设置于所述顶壁和/或所述底壁上；8.感应模块，与多个所述冷却模块均通信连接，所述感应模块用于获取所述泵浦腔内各区域的空气温度，在所述冷却模块周围温度高于设定温度时，所述感应模块控制所述冷却模块的开启，且在所述冷却模块周围温度低于或等于设定温度时，所述感应模块控制所述冷却模块的停止。9.上述温度可控的激光器，放置于泵浦腔内的激光晶体在工作过程中会产生热量，充斥于泵浦腔内的气体被加热，将多个冷却模块间隔设置于顶壁和/或底壁上，当感应模块在获取某个或多个冷却模块周围温度高于设定温度时，独立控制各冷却模块的开启，以对各冷却模块周围区域进行降温处理，且在获取某个或多个冷却模块周围温度低于或等于设定温度时，独立控制各冷却模块的停止。该温度可控的激光器，由于多个冷却模块与激光晶体的距离存在差异，故多个冷却模块周围充斥的气体温度也存在差异，感应模块独立控制各个冷却模块的工作与否，对各冷却模块的周围区域气体温度进行变量调节，以将泵浦腔内的气体温度保持在设定温度值，减小各冷却模块周围区域的温度差异，提高激光器光束在泵浦腔内的传输稳定性。10.在其中一个实施例中，所述感应模块也为多个，多个感应模块对应设置于多个所述冷却模块上，且对应与多个所述冷却模块通信连接。11.在其中一个实施例中，所述感应模块包括温度传感器与控制器，所述控制器既与所述温度传感器通信连接，又与所述冷却模块通信连接。12.在其中一个实施例中，所述顶壁和/或所述底壁上开设有贯穿其厚度的多个安装孔，多个所述冷却模块对应嵌设于多个所述安装孔内，且其至少部分伸入至所述泵浦腔内。13.在其中一个实施例中，还包括多个散热模块，多个所述散热模块均固定于所述顶壁和/或所述底壁外侧，且多个所述散热模块对应覆盖多个所述安装孔，多个冷却模块对应固定于多个所述散热模块上。14.在其中一个实施例中，所述冷却模块与所述散热模块连接处均匀涂覆有导热胶层。15.在其中一个实施例中，所述散热模块与对应的所述顶壁或所述底壁之间设置有密封件。16.在其中一个实施例中，所述散热模块为散热翅片，所述冷却模块为制冷晶片。17.在其中一个实施例中，所述散热模块内开设有微通道，所述微通道的两端分别具有供冷却介质流入的进口与供冷却介质流出的出口。18.在其中一个实施例中，所述密封件为密封垫或密封圈，且所述密封件为硅胶、塑胶或尼龙中的其中一种制备而成。附图说明19.图1为本实用新型提供的温度可控的激光器的内部结构剖视图；20.图2为本实用新型提供的散热模块的结构示意图。21.附图标记：22.100、温度可控的激光器；23.110、泵浦腔；111、顶壁；112、底壁；113、安装孔；24.120、冷却模块；25.130、感应模块；131、温度传感器；132、控制器；26.140、散热模块；141、进口；142、出口；27.150、密封件。具体实施方式28.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。31.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，除非另有明确的限定。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。32.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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。33.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。34.下面结合附图介绍本实用新型实施例提供的技术方案。35.如图1所示，本实用新型提供了一种温度可控的激光器100，温度可控的激光器100包括泵浦腔110、多个冷却模块120以及感应模块130。36.泵浦腔110具有顶壁111与底壁112，顶壁111与底壁112相对设置，在本实施方式中，将温度可控的激光器100放置于工作台上时，顶壁111位于远离操作台面的一侧，底壁112位于靠近操作台面的一侧。泵浦腔110内设置有激光晶体(图示未示出)，激光晶体在工作过程中会产生热量，由于泵浦腔110内部不是真空环境，泵浦腔110内的气体会被加热，且因为激光晶体的体积较小，其产生的热量呈放射状，泵浦腔110内的气体根据距离激光晶体的大小会被加热，出现不同区域的温度大小不一致的情况，在泵浦腔110内产生具有一定温度梯度大小的气体环境，严重影响激光器光束传输的稳定性。37.多个冷却模块120间隔设置于顶壁111和/或底壁112上。换言之，多个冷却模块120可以均设置于顶壁111上，多个冷却模块120也可以均设置于底壁112上，还可以是多个冷却模块120中的其中一部分设置于顶壁111上，多个冷却模块120中的另外一部分设置于底壁112上。当然，多个冷却模块120不局限于仅设置于顶壁111与底壁112上，还可以设置在泵浦腔110的侧壁上，对于冷却模块120的具体设置位置，本实用新型不做限制。38.感应模块130与多个冷却模块120均通信连接，感应模块130用于获取泵浦腔110内各区域的空气温度，在冷却模块120周围温度高于设定温度时，感应模块130控制冷却模块120的开启，且在冷却模块120周围温度低于或等于设定温度时，感应模块130控制冷却模块120的停止。具体地，由于多个冷却模块120间隔设置于顶壁111和/或底壁112上，多个冷却模块120距离激光晶体的距离具有差异，故感应模块130获取到多个冷却模块120周围区域的温度具有差异。当某个冷却模块120周围区域的温度高于设定温度时，感应模块130控制该冷却模块120进行工作，对该冷却模块120周围区域的气体温度进行降温处理，且在该冷却模块120周围区域的温度低于或等于设定温度时，感应模块130控制该冷却模块120的停止，以使得该冷却模块120周围区域的温度趋于设定温度。当多个冷却模块120周围区域的温度部分或全部高于设定温度时，感应模块130独立控制多个冷却模块120进行工作，分别对该部分冷却模块120周围区域的气体温度进行降温处理，且在多个冷却模块120周围区域的温度部分或全部低于或等于设定温度时，感应模块130独立控制多个冷却模块120的停止，即在感应模块130获取到其中一个冷却模块120周围区域的气体温度低于或等于设定温度时，感应模块130控制这个冷却模块120的停止，在感应模块130获取到另外一个冷却模块120周围区域的气体温度低于或等于设定温度时，感应模块130控制这个冷却模块120的停止，其他数量的冷却模块120依次类推，在此不再赘述。感应模块130独立控制多个冷却模块120的工作与否，通过控制多个冷却模块120以不同时间长短进行制冷降温工作，每个冷却模块120根据其在周围气体温度调整热量的移除大小量，以使得多个冷却模块120周围区域的温度均趋于设定温度值，减小各区域的温度差异，提高激光器光束在泵浦腔110内的传输稳定性。39.为了独立控制各冷却模块120的工作与否，一种优选实施方式，如图1所示，感应模块130也为多个，并且多个感应模块130对应设置于多个冷却模块120上，多个感应模块130对应与多个冷却模块120通信连接。换言之，感应模块130的数量与冷却模块120的数量保持一致，如：感应模块130的数量为两个，冷却模块120的数量也为两个时，其中一个感应模块130设置于其中一个冷却模块120上，且该感应模块130与该冷却模块120通信连接，另外一个感应模块130设置于另外一个冷却模块120上，且该感应模块130与该冷却模块120通信连接。其他数量的感应模块130与其他数量的冷却模块120固定与连接方式与此类似，在此不再赘述。40.上述温度可控的激光器100，设置于冷却模块120上的感应模块130可获取该冷却模块120周围区域的气体温度，并在获取到该冷却模块120周围区域的气体温度高于设定温度时，感应模块130控制该冷却模块120的开启，以对该冷却模块120周围区域进行降温处理，直至该冷却模块120周围区域的气体温度低于或等于设定温度时，感应模块130控制该冷却模块120的停止，以将该冷却模块120周围区域的气体温度维持在设定温度值。多个感应模块130分别获取多个冷却模块120周围区域的气体温度，并独立控制多个冷却模块120的工作与否，使泵浦腔110内部气体温度趋于设定温度值，减小各区域的温度差异，提高激光光束在泵浦腔110内的传输稳定性。41.进一步地，如图1所示，感应模块130包括温度传感器131与控制器132，控制器132既与温度传感器131通信连接，又与冷却模块120通信连接。设置于冷却模块120上的温度传感器131可获取该冷却模块120周围区域的气体温度，并在获取到该冷却模块120周围区域的气体温度高于设定温度时，将获取到的温度信息传输至控制器132，由控制器132制该冷却模块120的开启，以对该冷却模块120周围区域进行降温处理，直至该冷却模块120周围区域的气体温度低于或等于设定温度时，温度传感器131将温度信息传输至控制器132，由控制器132控制该冷却模块120的停止，以将该冷却模块120周围区域的气体温度维持在设定温度值。多个温度传感器131分别获取多个冷却模块120周围区域的气体温度，并由多个控制器132独立控制多个冷却模块120的工作与否，使泵浦腔110内部气体温度趋于设定温度值，减小各区域的温度差异，提高激光光束在泵浦腔110内的传输稳定性。42.其中，控制器132可以为plc逻辑控制器或电脑终端等控制元件，由人为控制或控制器132自动控制冷却模块120的开启与停止，对泵浦腔110内各区域气体温度进行降温处理，防止各区域气体在激光晶体工作的影响下被加热而产生具有一定温度梯度的气体环境，进而提高激光器光束在泵浦腔110内的传输稳定性。43.为了对冷却模块120进行固定，一种优选实施方式，如图1所示，顶壁111和/或底壁112上开设有贯穿其厚度的多个安装孔113，多个冷却模块120对应嵌设于多个安装孔113内，并且冷却模块120的至少部分伸入至泵浦腔110内。在其中一个实施例中，多个安装孔113均开设于顶壁111上，多个冷却模块120对应嵌设于多个安装孔113内，以将多个冷却模块120均固定于顶壁111上。在另外一个实施例中，多个安装孔113均开设于底壁112上，多个冷却模块120对应嵌设于多个安装孔113内，以将多个冷却模块120均固定于底壁112上。在又一个实施例中，多个安装孔113中的其中一部分开设于顶壁111上，且多个冷却模块120中的其中一部分嵌设于该部分安装孔113内，多个安装孔113中的另外一部分开设于底壁112上，且多个冷却模块120中的另外一部分嵌设于该部分安装孔113内，以将多个冷却模块120分别固定于顶壁111与底壁112上。44.需要说明的是，安装孔113的具体数量与冷却模块120的具体数量优选保持一致，在简化开孔工艺的基础上，能够将多个冷却模块120对应嵌设于多个安装孔113内，实现多个冷却模块120的固定连接。另外，安装孔113的开设位置不局限于顶壁111与底壁112上，还可开设在泵浦腔110的侧壁上，以将冷却模块120对应固定于侧壁上。45.为了提高冷却模块120的制冷效率，具体地，如图1与图2所示，温度可控的激光器100还包括多个散热模块140。多个散热模块140均通过螺接、焊接等方式固定于顶壁111和/或底壁112外侧，并且多个散热模块140对应覆盖多个安装孔113，多个冷却模块120对应通过螺接、卡接等方式固定于多个散热模块140上。由于冷却模块120在工作过程中，冷却模块120会放出热量，散热模块140可及时对冷却模块120放出的热量进行有效移除，以提高冷却模块120的制冷效率。其中，需要说明的是，在本实施例中，散热模块140的具体数量、安装孔113的具体数量以及冷却模块120的具体数量优选保持一致。在其他实施例中，散热模块140的具体数量、安装孔113的具体数量以及冷却模块120的具体数量也可以不一致，可根据用户的需求具体设置，只需满足散热模块140能够有效移除冷却模块120在工作过程中产生的热量即可。46.其中，在本实施例中，散热模块140为散热翅片，冷却模块120为制冷晶片。制冷晶片在通电后可对其所处的腔体环境进行降温处理。由于制冷晶片在工作过程中，制冷晶片的一面进行吸热制冷，相应地，制冷晶片的另一面进行放热，故冷却模块120在设置时，制冷晶片吸热制冷的一面伸入至泵浦腔110内，制冷晶片放热的一面与散热翅片相连接，以对冷却模块120在工作过程中产生的热量进行有效移除，进一步提高冷却模块120的制冷效率。47.进一步地，如图1所示，冷却模块120与散热模块140的连接处均匀涂覆有导热胶层。由于加工误差的存在，冷却模块120与散热模块140连接面的平面度存在误差，在安装过程中，冷却模块120与散热模块140相接触的表面之间易存在缝隙，导致冷却模块120的传热面积减小，降低了冷却模块120的散热效率。在冷却模块120与散热模块140的连接处均匀涂覆有导热胶层，防止冷却模块120与散热模块140相接触的表面之间存在缝隙，增大冷却模块120的传热面积，冷却模块120在工作过程中产生的热量通过导热胶层快速传递至散热模块140，并通过散热模块140进行有效移除，进一步提高冷却模块120的制冷效率。48.另外，如图1与图2所示，散热模块140内开设有微通道，微通道的两端分别具有进口141与出口142，进口141供冷却介质流入，出口142供冷却介质流出。冷却介质由进口141流进微通道，在微通道内与散热模块140进行热交换后流出出口142，通过微通道内循环流动的冷却介质，快速带走集成于散热模块140表面的热量，进而提高散热模块140对于冷却模块120的热量移除效率。49.为了提高泵浦腔110内环境的密封性，一种优选实施方式，如图1所示，散热模块140与对应的顶壁111或底壁112之间设置有密封件150。换言之，根据安装孔113的开设位置，在散热模块140与对应的顶壁111或底壁112之间设置密封件150，防止散热模块140与泵浦腔110的外壁之间存在间隙，外部空气通过安装孔113进入至泵浦腔110内部，导致泵浦腔110的内部环境受到污染，使温度可控的激光器100在无尘、干燥的环境下工作，避免泵浦腔110内部个别乃至全部光学晶片失效或损坏，保证温度可控的激光器100的光学性能。50.其中，密封件150为密封垫或密封圈，且密封件150为硅胶、塑胶或尼龙中的其中一种制备而成，使成型后的密封件150具有柔性，以保证泵浦腔110内部环境的密闭性。当然，密封件150还可以为其他具有柔性的材料制备而成，对于密封件150的具体成型材料，本实用新型不做限制。51.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。52.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。









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