[实用新型]激光器的非线性光学晶体的高温恒温加热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光器的非线性光学晶体的高温恒温加热装置，属于高功率激光器件技术。

技术背景

在激光技术中，通过非线性光学频率变换技术可以拓宽激光光谱波段，为激光加工、激光医疗、光电对抗、材料光谱研究等领域提供宽波段的相干光源，这些光源不仅具有传统激光器的优点，还有可调谐，输出波长可以变换等特点，成为当前激光器研究的热点之一。

非线性晶体是实现各种非线性光学频率变换的主要器件，为了实现高效的光学频率变换，需要满足泵浦光在晶体内的相位匹配条件，非线性晶体的折射率是影响相位匹配的主要因素，而大多数晶体的温度又影响着非线性晶体的折射率，因此激光器中，非线性晶体的温度需要进行恒温控制，特别是在高功率非线性光学频率变换技术中，由于晶体吸收部分基频光和谐波光，在内部产生热积累，导致晶体温度的变化，对于频率变化的效率和输出功率的稳定性有着直接的影响。因此，非线性晶体的恒温控制是非线性光学频率变换中非常关键的问题。

通常，非线性晶体的温度是通过水循环设备或采用半导体制冷片来控制的，但这两种控制方式都是在常温下进行的(即在10-30℃之间)，对高于60℃以上的温度控制就无能为力了。像LBO晶体以及高温KTP晶体的倍频，工作都需要在100℃以上，而且控制精度也要求在±0.1℃。目前市场上采用的电炉丝加热自然冷却的控温装置，存在着体积庞大、温控调整过程慢、高功率倍频自然冷却量不够等缺点难以满足高功率内腔倍频激光器的应用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种激光器的非线性光学晶体的高温恒温加热装置，该高温恒温加热装置工作温度在50-300℃，加热精度为±0.1℃。

本实用新型是通过下述技术方案加以实现的，一种激光器的非线性光学晶体的高温恒温加热装置，该装置包括紫铜架1，紫铜架之外设置保温绝缘外壳9，保温绝缘外壳的一侧开设通光孔10，在另一侧开设控制端接口8，待加热的非线性晶体2放置在紫铜架之内，在非线性晶体的下面依次设置温度传感器3、加热电阻4及绝缘层5，紫铜架坐落在散热片7上，散热片之下设置风扇6，其特征在于，该装置还包括PXW型号的双向系统控制单元11和型号为AC～DC10A的固态继电器12，并且紫铜架之内的温度传感器3与双向系统控制单元11的TEC端相连，紫铜架之内的加热电阻4与固态继电器12的交流端子相连，双向系统控制单元11的DC端与固态继电器12的直流端子相连。

本实用新型的优点在于，装置结构简单，对激光器的非线性光学晶体进行高温加热，工作温度在50-300℃，加热精度为±0.1℃。可广泛应用于高功率内腔倍频、光学参量振荡等激光非线性光学频率变换科学研究等领域。

附图说明

图1为本实用新型内部结构示意图。

图2为本实用新型系统结构示意图。

图中：1为紫铜架；2为非线性晶体；3为温度传感器；4为加热电阻；5为绝缘层；6为风扇；7为散热片；8为控制端接口；9为保温绝缘外壳；10为通光孔；11为双向系统控制单元；12为固态继电器。

图3为采用本实用新型加热非线性晶体的高功率陶瓷绿光激光器结构示意图。

图中：13为凹面全反镜；14为声光Q开关；15为高功率半导体激光器泵浦组件；16为陶瓷Nd:YAG棒(Φ6.45×146mm)；17为谐波反射镜；18为KTP晶体恒温控制器；19为KTP倍频晶体；20为输出镜。

具体实施方式

下面以本实用新型应用于图3所示的高功率全固态绿光激光器的非线性晶体加热为例，对本实用新型加以进一步说明：

图3所示的高功率全固态绿光激光器，由80个20W二极管激光器泵浦组件15，凹面全反镜13，谐波反射镜17，激光介质为φ6.36×146mm的陶瓷Nd:YAG棒16，KTP倍频晶体18，同时配置声光Q开关14及输出镜19构成的平均输出功率达104W的532nm的绿光激光器。当控制倍频晶体的温度在108±0.1℃时，该激光器输出平均功率为104W，不稳定性小于1％，重复频率10kHz。