CN100487623C - 封闭式双晶体可调温控盒 - Google Patents

封闭式双晶体可调温控盒 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种封闭式双晶体可调温控盒。它包括平移台(6)和经其上的微调机构固定的倍频晶体(20，5)，特别是倍频晶体(20，5)外套封有盒壳(1)，盒壳(1)内还置有温度传感器(19)和电加热器(10)，以及光陷阱(22，21)和穿越盒壳(1)内腔的玻璃管(3)；盒壳(1)正面置有窗口镜(17，16，15)、背面对应处分别置有窗口镜(2，4)和玻璃管(3)的出口，其中，窗口镜(16)置于玻璃管(3)的进口处，光陷阱(22，21)位于窗口镜(2，4)的反射光路上；盒壳(1)外置有与温度传感器(19)、电加热器(10)电连接的温控器(9)。它既能使倍频晶体适用于任何恶劣的工作环境，又大大地提高了雷达测量的可靠性和精确度。

Description

封闭式双晶体可调温控盒
技术领域  本发明涉及一种可调温控盒，尤其是封闭式双晶体可调温控盒。
背景技术  目前，人们为了探测大气中的污染气体的浓度，常使用车载差分激光测污雷达。它由置于汽车上的Nd:YAG激光器和其光路上的多只倍频晶体，以及发射接收望远镜构成，其中，多只倍频晶体置于垂直于光路移动的平移台上。测污时，Nd:YAG激光器发射的激光束经切换至其光路上的多只倍频晶体中的一只而被倍频，从而转换成相应频率的激光，以准一偏离吸收的差分技术测量二氧化硫、臭氧、二氧化氮污染气体的浓度分布及大气中的气溶胶的分布。但是，这种测污雷达中的倍频晶体的设置存在着不足之处，首先，工作环境较差，在野外测试时，倍频晶体极易受到水气、灰尘和污染气体的吸附污染；其次，倍频晶体在被快速切换到位而改变输出波长的情况下，由于倍频晶体温度的弛豫效应，使其不能在很短的时间内使输出的波长能量达到稳定，影响了测量的可靠性和精确度。
发明内容  本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单，使用方便的封闭式双晶体可调温控盒。
所采用的技术方案包括移动方向垂直于激光束传输方向的平移台和经其上的微调机构固定的第一倍频晶体、第二倍频晶体，特别是(1)、所说第一倍频晶体和第二倍频晶体外套封有盒壳，所说盒壳内还置有温度传感器和电加热器，以及第一光陷阱、第二光陷阱和穿越盒壳内腔的玻璃管；(2)、所说盒壳的正面置有第一窗口镜、第二窗口镜和第三窗口镜，背面的对应处分别置有第四窗口镜、玻璃管的出口和第五窗口镜，其中，第二窗口镜置于玻璃管的进口处，第一光陷阱位于第四窗口镜的反射光路上，第二光陷阱位于第五窗口镜的反射光路上；(3)、所说盒壳外置有与所说温度传感器、电加热器电连接的温控器。
作为技术方案的进一步改进，所述的玻璃管的管轴心与激光束的传输方向同轴；所述的第一窗口镜、第二窗口镜和第三窗口镜与激光束传输方向的横截面间的夹角均为25度；所述的第四窗口镜与激光束穿过第一倍频晶体后的传输方向的横截面间的夹角为15度，第五窗口镜与激光束穿过第二倍频晶体后的传输方向的横截面间的夹角为15度；所述的第一倍频晶体为三倍频晶体；所述的第一窗口镜为对波长1.06μm高反射、0.53μm高透射的平面反射镜，第四窗口镜为对波长1.06μm和0.53μm高反射、0.355μm高透射的平面反射镜；所述的第二倍频晶体为四倍频晶体；所述的第三窗口镜为对波长1.06μm高反射、0.53μm高透射的平面反射镜，第五窗口镜为对波长1.06μm和0.53μm高反射、0.266μm高透射的平面反射镜；所述的固定第一倍频晶体的微调机构与盒壳外的第一匹配角度调节旋钮相连接，固定第二倍频晶体的微调机构与盒壳外的第二匹配角度调节旋钮相连接；所述的盒壳外置有第三光陷阱、第四光陷阱和第五光陷阱，所说第三光陷阱位于所说第一窗口镜的反射光路上，所说第四光陷阱位于所说第二窗口镜的反射光路上，所说第五光陷阱位于所说第三窗口镜的反射光路上。
相对于现有技术的有益效果是，其一，倍频晶体被置于带有穿越盒壳内腔的玻璃管的、其正面置有三只窗口镜、背面的对应处分别置有两只窗口镜和玻璃管的出口的封闭的盒壳中，既使倍频晶体完全避免了外界温度、水气和污染物的吸附污染，又不会使需倍频的激光因盒壳的套封而受到干扰和影响，使其可适用于任何恶劣的工作环境；其二，盒壳中置有的温度传感器和电加热器，以及置于盒壳外的与其电连接的温控器，保证了盒壳内的倍频晶体随时处于最佳工作温度，消除了倍频晶体温度的弛豫效应，大大地提高了雷达测量的可靠性和精确度；其三，盒壳内置有的位于盒壳背面的两只窗口镜的反射光路上的两只光陷阱，吸收了这两只窗口镜于透射来自倍频晶体的激光时产生的反射光，避免了该反射光对盒壳内部件的光辐射和光污染，以及对温度的干扰；其四，设置盒壳正面三只窗口镜与激光束传输方向的横截面间的夹角、背面两只窗口镜与激光束穿过倍频晶体后的传输方向的横截面间的夹角，以及选择适透波长的窗口镜，既对穿越盒壳和倍频晶体的激光的光轴进行了补偿，又可使盒壳背面的两只窗口镜产生的反射光被易于安置的光陷阱充分吸收，还使透射窗口镜的激光的衰减损耗达至最小；其五，将与固定两只倍频晶体的微调机构相连接的两只匹配角度调节旋钮置于盒壳外，使对两只倍频晶体匹配角的调整只需于盒壳外进行，不仅大大地减少了倍频晶体被污染的几率，还便于对匹配角的调节；其六，置于盒壳外的、盒壳正面的三只窗口镜的反射光路上的三只光陷阱，消除了这三只窗口镜产生的反射光所引起的光辐射和光污染，避免了其对雷达中的其它光学和电子部件造成的损害和干扰。
附图说明  下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。
图1是本发明的一种基本结构示意图。
具体实施方式  参见图1，平移台6上置有内置第一倍频晶体20、第二倍频晶体5、温度传感器19和电加热器10，以及第一光陷阱22、第二光陷阱21和穿越其内腔的玻璃管3的盒壳1；其中，平移台6的移动方向垂直于激光束14的传输方向，第一倍频晶体20为三倍频晶体，第二倍频晶体5为四倍频晶体，它们分别固定于两只微调机构上，温度传感器19和电加热器10分别位于盒壳1内的顶部和下部，玻璃管3处于盒壳1的中部，其管轴心与激光束14的传输方向同轴。
盒壳1的正面置有第一窗口镜17、第二窗口镜16和第三窗口镜15，背面的对应处分别置有第四窗口镜2、第五窗口镜4和玻璃管3的出口；其中，第一窗口镜17、第二窗口镜16和第三窗口镜15均与激光束14传输方向的横截面间的夹角为25度，第四窗口镜2与激光束14穿过第一倍频晶体20后的传输方向的横截面间的夹角为15度，第五窗口镜4与激光束14穿过第二倍频晶体5后的传输方向的横截面间的夹角为15度，第一窗口镜17为对波长1.06μm高反射、0.53μm高透射的平面反射镜，第四窗口镜2为对波长1.06μm和0.53μm高反射、0.355μm高透射的平面反射镜，第二窗口镜16置于玻璃管3的进口处，第三窗口镜15为对波长1.06μm高反射、0.53μm高透射的平面反射镜，第五窗口镜4为对波长1.06μm和0.53μm高反射、0.266μm高透射的平面反射镜，第一光陷阱22位于第四窗口镜2的反射光路上，第二光陷阱21位于第五窗口镜4的反射光路上。
盒壳1外置有与上述温度传感器19、电加热器10电连接的温控器9，和与固定第一倍频晶体20的微调机构相连接的第一匹配角度调节旋钮18、与固定第二倍频晶体5的微调机构相连接的第二匹配角度调节旋钮7，以及第三光陷阱13、第四光陷阱12和第五光陷阱11；其中，第三光陷阱13位于第一窗口镜17的反射光路上，第四光陷阱12位于所说第二窗口镜16的反射光路上，第五光陷阱11位于所说第三窗口镜15的反射光路上。
使用时，首先，温控器9根据温度传感器19的输出，决定电加热器10的工作状态，使盒壳1内的温度保持在第一倍频晶体20和第二倍频晶体5的最佳工作温度范围内。接着，测污雷达根据需探测的污染气体，使平移台6在丝杠8的推动下，分别将第一倍频晶体20、第二倍频晶体5和玻璃管3置于经过二倍频的激光束14的光路上，从而获得所需频率的稳定的激光输出；在此过程中，第一窗口镜17、第二窗口镜16和第三窗口镜15所产生的反射光分别被第三光陷阱13、第四光陷阱12和第五光陷阱11吸收，第四窗口镜2、第五窗口镜4产生的反射光分别被第一光陷阱22、第二光陷阱21所吸收，完全杜绝了因反射光产生的光辐射和光污染。若需调整第一倍频晶体20、第二倍频晶体5的匹配角，则只需于盒壳1外分别转动第一匹配角度调节旋钮18、第二匹配角度调节旋钮7即可。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的封闭式双晶体可调温控盒进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1、一种封闭式双晶体可调温控盒，包括移动方向垂直于激光束(14)传输方向的平移台(6)和经其上的微调机构固定的第一倍频晶体(20)、第二倍频晶体(5)，其特征在于：
1.1、所说第一倍频晶体(20)和第二倍频晶体(5)外套封有盒壳(1)，所说盒壳(1)内还置有温度传感器(19)和电加热器(10)，以及第一光陷阱(22)、第二光陷阱(21)和穿越盒壳(1)内腔的玻璃管(3)；
1.2、所说盒壳(1)的正面置有第一窗口镜(17)、第二窗口镜(16)和第三窗口镜(15)，背面的对应处分别置有第四窗口镜(2)、玻璃管(3)的出口和第五窗口镜(4)，其中，第二窗口镜(16)置于玻璃管(3)的进口处，第一光陷阱(22)位于第四窗口镜(2)的反射光路上，第二光陷阱(21)位于第五窗口镜(4)的反射光路上；
1.3、所说盒壳(1)外置有与所说温度传感器(19)、电加热器(10)电连接的温控器(9)。
2、根据权利要求1所述的封闭式双晶体可调温控盒，其特征是玻璃管(3)的管轴心与激光束(14)的传输方向同轴。
3、根据权利要求1所述的封闭式双晶体可调温控盒，其特征是第一窗口镜(17)、第二窗口镜(16)和第三窗口镜(15)与激光束(14)传输方向的横截面间的夹角均为25度。
4、根据权利要求3所述的封闭式双晶体可调温控盒，其特征是第四窗口镜(2)与激光束(14)穿过第一倍频晶体(20)后的传输方向的横截面间的夹角为15度，第五窗口镜(4)与激光束(14)穿过第二倍频晶体(5)后的传输方向的横截面间的夹角为15度。
5、根据权利要求1或4所述的封闭式双晶体可调温控盒，其特征是第一倍频晶体(20)为三倍频晶体。
6、根据权利要求5所述的封闭式双晶体可调温控盒，其特征是第一窗口镜(17)为对波长1.06μm高反射、0.53μm高透射的平面反射镜，第四窗口镜(2)为对波长1.06μm和0.53μm高反射、0.355μm高透射的平面反射镜。
7、根据权利要求1或4所述的封闭式双晶体可调温控盒，其特征是第二倍频晶体(5)为四倍频晶体。
8、根据权利要求7所述的封闭式双晶体可调温控盒，其特征是第三窗口镜(15)为对波长1.06μm高反射、0.53μm高透射的平面反射镜，第五窗口镜(4)为对波长1.06μm和0.53μm高反射、0.266μm高透射的平面反射镜。
9、根据权利要求1所述的封闭式双晶体可调温控盒，其特征是固定第一倍频晶体(20)的微调机构与盒壳(1)外的第一匹配角度调节旋钮(18)相连接，固定第二倍频晶体(5)的微调机构与盒壳(1)外的第二匹配角度调节旋钮(7)相连接。
10、根据权利要求1所述的封闭式双晶体可调温控盒，其特征是盒壳(1)外置有第三光陷阱(13)、第四光陷阱(12)和第五光陷阱(11)，所说第三光陷阱(13)位于所说第一窗口镜(17)的反射光路上，所说第四光陷阱(12)位于所说第二窗口镜(16)的反射光路上，所说第五光陷阱(11)位于所说第三窗口镜(15)的反射光路上。
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