大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置，所述的监控装置包括冷却水循环单元，以及，光学晶体温控模块，包括固定设置在光学机舱内且其内流通冷却水的基座，用以安装固定所述的光学晶体的导热载座，设置在导热载座中的第一温度传感器，以及设置在导热载座和基座间的半导体制冷单元；机舱空气质量监测模块，包括设置在光学机舱内的温湿度传感器；控制器，所述的控制器与所述的第一温度传感器、半导体制冷单元及所述的温湿度传感器通讯连接。本实用新型专利技术针对光学机舱内这一特殊的环境，以高度集成的方式实现舱内各运行参数的实时测量与精确控制，实现温度、湿度以及冷却水状态等环境工况的实时监测，实现各光学元件的精密控温。

【技术实现步骤摘要】
大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置
本技术属于固体激光器
，具体涉及一种大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置。
技术介绍
大功率固体激光器是一种精密光电设备，对环境温度、湿度等有较高要求。大功率固体激光器的功率大，各相关功能器件工作在大功率状态，容易引起热量沉积，造成自身温度升高，影响其工作性能，进而导致激光器输出激光的光谱、功率等产生漂移，严重影响激光器的输出光束质量。所以采用必要的冷却技术，使其工作在适宜温度下，以保证激光器中各部件正常工作。在大功率固体激光器实际运行中，多采用冷却水的方式进行温度控制，也就是利用外循环水冷机给激光器中各容易发热的工作元件进行散热，以保持其工作温度稳定。但实际应用中，由于冷却水循环过程中容易受到外界环境温度、管线分布状况、循环水质变化等多种因素影响，导致系统故障等，常会遇到散热异常的情况。特别是以冷却循环水突然断水或者循环不畅等问题更为严重，会造成工作元件的温度大幅度升高，严重影响光束质量和系统安全。大功率固体激光器中主要包括泵浦模块、前镜、后镜、LBO晶体、Q开关、光纤耦合模块等功能部件，在LD电源和Q电源的驱动下工作。工作过程中需要实时监测各工作部件的温度，发现异常时及时报警处理；同时需要监测机舱冷却水是否泄漏、光功率是否异常等，出现问题时及时处理。作为固体激光器的关键组成部件,光学机舱的性能和可靠性决定着整个激光器性能和可靠性。为了实现相关目标，业内在激光功率测量、光学元件的温度控制等各单项技术开展了相关研究，取得了一些进展。但把光学机舱作为一个光、机、电、水的综合测控对象，对测控系统的高度集成、特殊光学元件的精密控温及工况实时监测、软硬件综合可靠性的缺乏深入研究.
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置，该大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置集成度高，监控和控制效果稳定可靠。本技术的另一个目的是，提供一种控制方法，该方法能精确控制温度，实现有效报警。本技术是通过以下技术方案实现的：一种大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置，包括冷却水循环单元，以及，光学晶体温控模块，包括固定设置在光学机舱内且其内流通冷却水的基座，用以安装固定所述的光学晶体的导热载座，设置在导热载座中的第一温度传感器，以及设置在导热载座和基座间的半导体制冷单元；机舱空气质量监测模块，包括设置在光学机舱内的温湿度传感器；控制器，所述的控制器与所述的第一温度传感器、半导体制冷单元及所述的温湿度传感器通讯连接。在上述技术方案中，所述的导热载座为铜制，所述的第一温度传感器包括温度传感单元，形成有用以定位所述的温度传感单元的中空腔的铠装螺丝，所述的铠装螺丝与所述的导热载座螺纹连接。在上述技术方案中，还包括漏水检测单元，其包括设置在光学机舱内凹陷位置的水位传感器以及对应设置在冷却水循环单元的冷却水管道进水口和出水口处的进水压力传感器和出水压力传感器，所述的水位传感器、进水压力传感器和出水压力传感器分别与所述的控制器通讯连接。在上述技术方案中，所述的进水压力传感器和出水压力传感器分别包括压力传感单元，形成有用以定位所述的压力传感单元的中空腔的铠装螺丝，所述的铠装螺丝与冷却水管道螺纹连接。在上述技术方案中，还包括光纤温度监测模块，其为设置在光纤法兰上的第二温度传感器，所述的第二温度传感器包括温度传感单元，形成有用以定位所述的温度传感单元的中空腔的铠装螺丝，所述的铠装螺丝与所述的光纤法兰座螺纹连接。在上述技术方案中，所述的温湿度传感器采用挂壁的方式悬空安置，经I2C总线传送到控制器。在上述技术方案中，激光功率测量模块，其包括与光功率探头探测分光后的弱光信号对应的功率检测传感器，所述的功率检测传感器中的热电探测器的输出经前置放大电路和A/D变换器后输入至控制器。在上述技术方案中，所述的控制器为单片机，还包括与所述的单片机通讯连接的人机交互屏幕。在上述技术方案中，所述的第一温度传感器采用三线式测量，所述的第一温度传感器对应的测温点路采用强势测温电路。在上述技术方案中，所述的半导体制冷单元由H桥驱动。一种大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置的控制方法，其特征在于：1)光学晶体温度控制步骤采用H桥驱动的半导体制冷单元作为温度调节器件，采集温度信息后，经过温度-电流双闭环温度控制算法计算后获得PWM控制量，经H桥后驱动TEC工作，实现对光学晶体的温度控制；2)漏水监控步骤水位传感器检测水位信息并同输出信号以改变并触发控制器的中断，在中断处理服务程序中综合分析冷却水压力值变化确认冷却水泄漏后及时报警处理。本技术的优点和有益效果为：本技术针对光学机舱内这一特殊的环境，以高度集成的方式实现舱内各运行参数的实时测量与精确控制，实现温度、湿度以及冷却水状态等环境工况的实时监测，实现各光学元件的精密控温，对测控系统的硬件尺寸(集成度)，对精密控温算法的健壮性、对软硬件综合测控系统的可靠性需要统筹考虑。对其中光学晶体、冷却水、光纤法兰等工作温度、湿度等参数进行综合测控，及时处理，保证激光器稳定可靠工作。建立一套大功率固体激光器光学机舱环境参数综合监测方法，用于对激光器的泵浦模块、前镜、后镜、LBO光学晶体、光纤耦合模块、环境湿度、冷却水温度、压力等进行实时综合监测，保证激光器的正常工作环境；并由此设计一套监测装置，用于实现光学机舱环境参数的综合监测。附图说明图1是本技术大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置的结构示意图。图2是本技术大功率固体激光器的光学晶体安装示意图。其中：1：基座，2：半导体制冷单元，3：导热载座，4：第一温度传感器，5：光写晶体。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
的人员更好地理解本技术方案，下面结合具体实施例进一步说明本技术的技术方案。实施例一本实施例的一种大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置，包括冷却水循环单元，以及，光学晶体温控模块，包括固定设置在光学机舱内且其内流通冷却水的基座1，用以安装固定所述的光学晶体5的导热载座3，设置在导热载座中的第一温度传感器4，以及设置在导热载座和基座间的半导体制冷单元2；机舱空气质量监测模块，包括设置在光学机舱内的温湿度传感器；控制器，所述的控制器与所述的第一温度传感器、半导体制冷单元及所述的温湿度传感器通讯连接，同时，为便于信息输出及参数设定，还包括与所述的单片机通讯连接的人机交互屏幕。本技术对光学晶体、冷却水、光纤法兰等工作温度、湿度等参数进行综合测控，及时处理，保证激光器稳定可靠工作。其中，将测量和控制光学晶体温度的第一温度传感器，如铂电阻传感器和TEC半导体制冷单元安装在导热载座上，该导热载座可为腔式或者台面式结构以承载定位光学晶体，同时利用导热载座良好的温度均衡性，能实现温度采集的准确性，利用半导体制冷单元进行散热进行温度控制，通过构造恒温环境来间接的稳定光学晶体的温度。同时，将导热载座设置在基座上且基座内部通过冷却水进行散热。利用铂电阻测量温度，根据当前温度和设定温度的差异，控制TEC半导体制冷单元进行制冷和加热，TEC半导体的的环境侧为温度相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置，其特征在于：包括冷却水循环单元，以及，光学晶体温控模块，包括固定设置在光学机舱内且其内流通冷却水的基座，用以安装固定所述的光学晶体的导热载座，设置在导热载座中的第一温度传感器，以及设置在导热载座和基座间的半导体制冷单元；机舱空气质量监测模块，包括设置在光学机舱内的温湿度传感器；控制器，所述的控制器与所述的第一温度传感器、半导体制冷单元及所述的温湿度传感器通讯连接。

【技术特征摘要】
1.一种大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置，其特征在于：包括冷却水循环单元，以及，光学晶体温控模块，包括固定设置在光学机舱内且其内流通冷却水的基座，用以安装固定所述的光学晶体的导热载座，设置在导热载座中的第一温度传感器，以及设置在导热载座和基座间的半导体制冷单元；机舱空气质量监测模块，包括设置在光学机舱内的温湿度传感器；控制器，所述的控制器与所述的第一温度传感器、半导体制冷单元及所述的温湿度传感器通讯连接。2.根据权利要求1所述的一种大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置，其特征在于：所述的导热载座为铜制，所述的第一温度传感器包括温度传感单元，形成有用以定位所述的温度传感单元的中空腔的铠装螺丝，所述的铠装螺丝与所述的导热载座螺纹连接。3.根据权利要求1所述的一种大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置，其特征在于：还包括漏水检测单元，其包括设置在光学机舱内凹陷位置的水位传感器以及对应设置在冷却水循环单元的冷却水管道进水口和出水口处的进水压力传感器和出水压力传感器，所述的水位传感器、进水压力传感器和出水压力传感器分别与所述的控制器通讯连接。4.根据权利要求3所述的一种大功率固体激光器的光学机舱环境监测装置，其特征在于：所述的进水压力传感器和出水压力传感器分别包括压力传感单元，形成有用以定位所述的压力传感单元的中空腔的铠...

【专利技术属性】
技术研发人员：李嘉强，徐晓明，曹剑，王雪梅，戴玮，朱鹏辉，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，天津佳音科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12