[发明专利]基于激光管环绕式测温与精准温度控制点的激光稳频方法与装置有效
申请号: | 201911410468.7 | 申请日: | 2019-12-31 |
公开(公告)号: | CN111064070B | 公开(公告)日: | 2020-12-11 |
发明(设计)人: | 杨宏兴;邹运;殷子淇;李婧;胡鹏程;谭久彬 | 申请(专利权)人: | 哈尔滨工业大学 |
主分类号: | H01S3/10 | 分类号: | H01S3/10;H01S3/13;H01S3/131;G05D23/24 |
代理公司: | 哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司 23211 | 代理人: | 刘景祥 |
地址: | 150001 黑龙*** | 国省代码: | 黑龙江;23 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 激光管 环绕 测温 精准 温度 控制 激光 方法 装置 | ||
1.基于激光管环绕式测温与精准温度控制点的激光稳频方法,应用于基于激光管环绕式测温与精准温度控制点的激光稳频装置,激光稳频装置包括:双纵模激光器电源(1)和激光管(2),所述双纵模激光器电源(1)的正负极分别连接在所述激光管(2)的两端,所述激光稳频装置还包括导热壳体(3)、导热胶层(4)、加热薄膜(5)、热隔离层(6)、散热层(7)、温度传感器(8)和激光稳频系统,所述激光稳频系统包括测温电路(9)、A/D转换电路(10)、加热薄膜驱动电路(11)、D/A转换器(12)和微处理器(13),所述导热壳体(3)嵌套在所述激光管(2)的外部,所述导热壳体(3)、导热胶层(4)、加热薄膜(5)、热隔离层(6)和散热层(7)由内到外依次粘接,所述温度传感器(8)粘接于所述散热层(7)外表面,所述测温电路(9)的测温端与所述加热薄膜(5)连接,所述测温电路(9)、A/D转换电路(10)、微处理器(13)、D/A转换器(12)、加热薄膜驱动电路(11)和加热薄膜(5)依次连接,所述温度传感器(8)与所述微处理器(13)连接,
其特征在于,所述激光稳频方法包括以下步骤:
步骤一、对加热薄膜(5)内部的测温环路进行温度标定,利用集成的温度传感器(8)测得当前环境的温度为T,A/D转换电路(10)测出测温电路(9)中放大器的输出电压为U,不断改变环境温度,测量多组温度与电压值,通过数据拟合得到温度与电压之间的关系系数为k,完成对加热薄膜(5)电压温度系数的标定;
步骤二、将加热薄膜(5)和测温电路(9)装配在一起,开启双纵模激光器电源(1),测得此时的测温电路(9)中放大器的输出电压为U0,利用T0=kU0,求出此时的环境温度为T0,将该温度作为该环境状态下激光管(2)的初始温度;
步骤三、预设频率稳定时激光管(2)的温度为Tset,利用稳频驱动电路上的加热薄膜驱动电路(11)控制加热薄膜(5)对激光管(2)加热,激光管(2)内的温度上升,此时激光管(2)进入预热阶段,加热薄膜(5)和测温电路(9)实时测量激光管(2)的温度为T;
步骤四、当激光管(2)内的温度接近Tset时,预热过程结束,微处理器(13)将温差ΔT=Tset-T作为参考量通过相应的算法控制加热薄膜(5)的驱动电压,使激光管(2)的温度维持在Tset,最终控制激光管(2)达到高频率稳定度的状态。
2.根据权利要求1所述的基于激光管环绕式测温与精准温度控制点的激光稳频方法,其特征在于,
所述双纵模激光器电源(1),用于为所述激光管(2)提供电能;
所述激光管(2),用于输出激光;
所述导热壳体(3),用于将来自所述导热胶层(4)的热量导至所述激光管(2)中;
所述导热胶层(4),用于将来自所述加热薄膜(5)的热量导至所述导热壳体(3)中;
所述加热薄膜(5),用于接收并根据所述加热薄膜驱动电路(11)的驱动信号对所述激光管(2)进行温度控制;
所述热隔离层(6),用于隔绝所述热隔离层(6)内外热量交换;
所述散热层(7),用于与外界环境进行热交换,使激光管(2)与外界环境更快达到热平衡状态;
所述温度传感器(8),用于采集当前环境温度,并以电信号的形式传输至所述微处理器(13);
所述测温电路(9),用于获取所述加热薄膜(5)的温度模拟信号,将所述温度模拟信号传输至所述A/D转换电路(10);
所述A/D转换电路(10),用于将所述温度模拟信号转换为温度数字信号并传输至所述微处理器(13);
所述加热薄膜驱动电路(11),用于根据所述温度模拟信号输出相应的驱动信号至所述加热薄膜(5);
所述微处理器(13),用于处理来自所述温度传感器(8)的电信号和所述温度数字信号,并输出算法输出信号至所述D/A转换器(12);
所述D/A转换器(12),用于将所述算法输出信号转换为温度模拟信号并输出至所述加热薄膜驱动电路(11)。
3.根据权利要求1所述的基于激光管环绕式测温与精准温度控制点的激光稳频方法,其特征在于,所述加热薄膜(5)为热均匀性好的材料。
4.根据权利要求1所述的基于激光管环绕式测温与精准温度控制点的激光稳频方法,其特征在于,所述导热壳体(3)为高导热性材料。
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