CN105244751B - 实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置 - Google Patents

Abstract

实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置，它涉及一种双温控模式大口径晶体倍频转换装置。本发明为了解决现有的加热装置无法实现大口径晶体精确温度控制并能保持晶体具有较高温度面均匀性问题。本发明的进水管道的一端和回水管的一端分别与恒温水箱连接，进水管道的另一端通过水流三通管接头与倍频转换主体上的第一铝合金箱体和第二铝合金箱体的两个进水口连接，第二铝合金箱体上的进水口与水流三通管接头之间的管路上设有进水水流控制阀，回水管的另一端与倍频转换主体上的第一铝合金箱体和第二铝合金箱体的两个回水口连接。本发明用于实现高通量大口径激光的倍频转换。

Description

实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置

技术领域

本发明涉及一种大口径晶体倍频转换装置，具体涉及一种实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置，它是一种通过恒温循环水作为热源共同加热密封腔体和晶体框，以加热大口径晶体并能维持大口径晶体具有较高温度控制精度的装置。

背景技术

倍频转换技术是获得高能量激光的重要方法，主要通过晶体如KDP、DKDP、ADP等的倍频效应来得到高频率、高能量的激光，由于晶体具有较高的温度敏感度，在较小的温度变化下就能大幅度降低晶体的倍频效率，因此对晶体需要进行高精度的温度控制。在许多领域，大光束高频率激光的需求越来越迫切，同时，90°非临界相位匹配技术因为其具有较大的有效非线性光学系数、较小的相位匹配角灵敏度、没有光学走离和利用率高等优势而得到越来越多的应用，因此对大口径晶体的温度控制精度控制提出了越来越高的要求。而现有的加热装置无法实现大口径晶体精确温度控制并能保持晶体具有较高温度面均匀性问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的加热装置无法实现大口径晶体精确温度控制并能保持晶体具有较高温度面均匀性问题，进而提供一种实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置。

本发明的技术方案是：实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置包括倍频转换主体、进水管接头、水流三通管接头、进水管道、恒温水箱、回水管、第一回水管接头和第二回水管接头，

进水管道的一端和回水管的一端分别与恒温水箱连接，进水管道的另一端与倍频转换主体上的两个进水口连接，回水管的另一端与倍频转换主体上的两个回水口连接，进水管接头、水流三通管接头安装在进水管道上，第一回水管接头和第二回水管接头安装在回水管上，

所述倍频转换主体包括第一铝合金箱体、第二铝合金箱体和大口径晶体倍频机构，第一铝合金箱体和第二铝合金箱体的结构相同，第一铝合金箱体和第二铝合金箱体依次固定连接，大口径晶体倍频机构安装在第一铝合金箱体和第二铝合金箱体相交处的内腔中，

所述第一铝合金箱体包括矩形框体和侧壁端盖，矩形框体为空腔矩形框体，侧壁端盖固定安装在远离第二铝合金箱体一侧的矩形框体端部，所述矩形框体内开设有箱体温控流道，

所述大口径晶体倍频机构包括俯仰驱动组件、偏摆驱动组件、第一框体、第二框体、第三框体、内框、晶体组件、密封端盖和端盖密封圈，第一框体、第二框体和第三框体由右至左依次连接，第二框体在水平方向设有水平转动连接副，偏摆驱动组件穿过第一框体与第二框体的上部或下部连接，偏摆驱动组件通过水平转动连接副的限制实现第二框体的上端和下端前后摆动，内框安装在第二框体内，内框和第二框体在竖直方向设有竖直转动连接副，俯仰驱动组件穿过第一框体与内框的下端连接，俯仰驱动组件通过竖直转动连接副的限制在第二框体前后摆动的前提下实现内框的左端和右端前后摆动，晶体组件可滑动插装在第三框体内，晶体组件上设有晶体温控流道，密封端盖通过端盖密封圈安装在第一铝合金箱体或第二铝合金箱体的外壁上，且晶体温控流道内的进水和回水通过密封端盖的孔与水流三通管接头和第一回水管接头连接。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

双温控模式实现晶体温度调控的大口径晶体倍频转换装置，它是将光学元件晶体放在一种带有恒温水控制的箱体内进行加热的装置，通过恒温水加热密封腔体和晶体框，来保证大口径晶体温度具有较高面均匀性的控制装置。本发明解决了现有的装置无法加热大口径晶体并维持较高的面均匀性问题。双温控模式实现晶体温度调控的大口径晶体倍频转换装置是将晶体组件以及调角机构等放置在密闭腔体内，密闭腔体的外侧壁面上开有循环水路，通过恒温水的循环流动来加热壁面，同时晶体框上开有水路，通过恒温水的循环流动加热晶体达到所需要的温度，同时可以通过控制恒温水的温度来控制晶体的温度。本发明具有操作方便，易于拆卸且控制精度高等优点。

本发明在晶体框上设有温度传感器，能够实时监测晶体框的温度，通过控制恒温水箱内水的温度来分别实现对第一箱体和第二箱体以及晶体温度的控制，控制方式简单，而且能够达到晶体所需的任何温度，温控腔体既保证晶体所需的温度同时又可以通过大光束激光。本发明控制精度高并安全已操作的优点。

本发明对第一箱体和第二箱体以及晶体框温度的控制是这样实现的：

对第一箱体和第二箱体主要通过箱体温控流道实现的，箱体温控流道又采取了特殊的生产制造方式和结构形式，能够保证各个循环水道水量相同，保证箱体壁温度均匀。箱体采用铝合金材质，具有很高的导热性能，经过设定的某一特定温度的恒温循环水流经箱体温控流道，可以把箱体加热到某一温度，由于恒温循环水在箱体内部的温控流道内流动，可以保证箱体的内壁温度恒定在某一设定的温度，并加热箱体内的空气，从而可以调控箱体内部达到某一设定的温度。

晶体框在能够夹持晶体的基础上，以采用循环的恒温水加热大口径晶体，并能够通过控制恒温水的温度来控制晶体温度，实现持续控制，可与其他的控制方式相比具有操作安全、结构简单、易于控制等优点，实现了大口径晶体精确温度控制并能保持晶体面温度梯度控制在0.2℃以内。

本装置的双温控体现在：一方面，对箱体通入恒温循环水，对箱体内壁及箱体内部区域实现温度控制，箱体内部的空气通过对流换热的方式对于大尺寸晶体进行温度的控制；另一方面，对夹持晶体的晶体框通入恒温循环水，晶体框与晶体夹紧，通过热传导的方式进一步对大尺寸晶体进行更精确的温度控制。

如上所述，进行大量的温度控制实验，通过双温控模式控制大尺寸晶体的温度，发现在通入恒温循环水2小时后，大尺寸晶体经过空气对流、热传导等传热方式，大尺寸晶体均可以达到温度平衡态，晶体的温度达到某一固定值。

附图说明

图1是本发明的整体结构的示意图，图2是第一箱体和第二箱体的轴测图，图3是图2的主视图，图4是图2在A-A处的剖视图，图5是图2在B–B处的剖视图，图6是倍频转换主体示意图，图7是晶体组件的主视图，图8是晶体框水路剖视图，图9是侧壁端盖示意图，图10是矩形框体的局部剖视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图10说明本实施方式，本实施方式的实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置包括倍频转换主体1、进水管接头2、水流三通管接头3、进水管道4、恒温水箱5、回水管6、第一回水管接头7和第二回水管接头8，

进水管道4的一端和回水管6的一端分别与恒温水箱5连接，进水管道4的另一端与倍频转换主体1上的两个进水口连接，回水管6的另一端与倍频转换主体1上的两个回水口连接，进水管接头2、水流三通管接头3安装在进水管道4上，第一回水管接头7和第二回水管接头8安装在回水管6上，

所述倍频转换主体1包括第一铝合金箱体9、第二铝合金箱体10和大口径晶体倍频机构11，第一铝合金箱体9和第二铝合金箱体10的结构相同，第一铝合金箱体9和第二铝合金箱体10依次固定连接，大口径晶体倍频机构11安装在第一铝合金箱体9和第二铝合金箱体10相交处的内腔中，

所述第一铝合金箱体9包括矩形框体9-1和侧壁端盖9-2，矩形框体9-1为空腔矩形框体，侧壁端盖9-2固定安装在远离第二铝合金箱体10一侧的矩形框体9-1端部，所述矩形框体9-1内开设有箱体温控流道9-3，

所述大口径晶体倍频机构11包括俯仰驱动组件11-1、偏摆驱动组件11-2、第一框体11-3、第二框体11-4、第三框体11-5、内框11-6、晶体组件11-7、密封端盖11-8和端盖密封圈11-9，第一框体11-3、第二框体11-4和第三框体11-5由右至左依次连接，第二框体11-4在水平方向设有水平转动连接副，偏摆驱动组件11-2穿过第一框体11-3与第二框体11-4的上部或下部连接，偏摆驱动组件11-2通过水平转动连接副的限制实现第二框体11-4的上端和下端前后摆动，内框11-6安装在第二框体11-4内，内框11-6和第二框体11-4在竖直方向设有竖直转动连接副，俯仰驱动组件11-1穿过第一框体11-3与内框11-6的下端连接，俯仰驱动组件11-1通过竖直转动连接副的限制在第二框体11-4前后摆动的前提下实现内框11-6的左端和右端前后摆动，晶体组件11-7可滑动插装在第三框体11-5内，晶体组件11-7上设有晶体温控流道11-10，密封端盖11-8通过端盖密封圈11-9安装在第一铝合金箱体9或第二铝合金箱体10的外壁上，且晶体温控流道11-10内的进水和回水通过密封端盖11-8的孔与水流三通管接头3和第一回水管接头7连接。

本实施方式通过恒温水箱5来提供恒温水，水流三通管接头3为密闭腔壁和晶体框分配恒温水流量。

本实施方式的晶体框34内开有管状循环水路即晶体温控流道，在水路的端头采用螺栓和密封圈进行密封，同时晶体框装置上安装有轴承，能够在第三框体11-5中的滑道内滑动并通过卡槽来进行定位，滑道上安装有轴承，通过滑动与晶体框的卡槽进行定位。

本实施方式的晶体框的进水口、出水口与密封端盖上的进水口和出水口用水管连接。晶体框上安有温度传感器以检测晶体框温度。

本实施方式中侧壁端盖9-2上安装有航插，可以保证电及温度信号的输入输出并且不影响散热效果。

本实施方式中的俯仰驱动组件11-1和偏摆驱动组件11-2均为现有技术，其具体结构在公告号为CN13278997A，公告日为2013.09.04的中国专利中有明确体现，此处不在赘述。

本实施方式的侧壁端盖9-2通过焊接的方式固定安装在远离第二铝合金箱体10一侧的矩形框体9-1端部。结构更加牢固。

具体实施方式二：结合图10说明本实施方式，本实施方式的箱体温控流道9-3包括主进水流道9-3-1、主出水流道9-3-2和多个分流道9-3-3，主进水流道9-3-1和主出水流道9-3-2由上至下开设在矩形框体9-1一个侧壁的框体壁内，多个分流道9-3-3沿矩形框体9-1的径向方向开设，多个分流道9-3-3的一端与主进水流道9-3-1连通，多个分流道9-3-3的另一端与主出水流道9-3-2连通。如此设置，能够保证各个循环水道水量相同，保证箱体壁温度均匀。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图5说明本实施方式，本实施方式的矩形框体9-1包括右盖板9-1-1、左盖板9-1-2、上部外板9-1-3、下部外板9-1-4、上部内板9-1-5和下部内板9-1-6，上部内板9-1-5和下部内板9-1-6平行相对设置，右盖板9-1-1和左盖板9-1-2分别固定安装在上部内板9-1-5和下部内板9-1-6的左右两端组成一个矩形框，上部外板9-1-3和下部外板9-1-4分别固定安装在上部内板9-1-5和下部内板9-1-6的外侧壁上。如此设置，在密封的条件下实现开设有具体实施方二中的箱体温控流道9-3的矩形框体9-1。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图5说明本实施方式，本实施方式的主进水流道9-3-1和主出水流道9-3-2均开设在上部外板9-1-3或下部外板9-1-4上，主进水流道9-3-1和主出水流道9-3-2与上部内板9-1-5或下部内板9-1-6组成一个封闭的流道。如此设置，便于组成完整的箱体温控流道9-3，而且还能实现在矩形框体9-1上开设主进水流道9-3-1和主出水流道9-3-2的目的。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图10说明本实施方式，本实施方式的主进水流道9-3-1和主出水流道9-3-2的横截面均为变截面，主进水流道9-3-1和主出水流道9-3-2上下设置，且拼接后组成矩形。主进水流道9-3-1和主出水流道9-3-2均为三角形流道。如此设置，能够保证各个循环水道水量相同，保证箱体壁温度均匀，而且便于保证进水的压力更加均匀，回水更加顺畅。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图5和图10说明本实施方式，本实施方式的右盖板9-1-1、左盖板9-1-2、上部外板9-1-3和下部外板9-1-4上均开设有多个分流道9-3-3。如此设置，易于实现。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图7说明本实施方式，本实施方式的晶体组件11-7包括晶体框11-7-1、大口径晶体11-7-2、温度传感器11-7-5、多个挡条11-7-3和多个压片11-7-4，温度传感器11-7-5安装在晶体框11-7-1上，大口径晶体11-7-2通过多个挡条11-7-3和多个压片11-7-4安装在晶体框11-7-1上。如此设置，温度传感器11-7-5便于检测晶体框11-7-1的温度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式八：结合图7和图8说明本实施方式，本实施方式的晶体框11-7-1框体内沿框体横截面开设晶体温控流道11-10。如此设置，便于保证对晶体框11-7-1进行温控，通过温度传感器11-7-5得知晶体框11-7-1的温度，进而通过恒温水箱对晶体框11-7-1进行调温。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

具体实施方式九：结合图9说明本实施方式，本实施方式的侧壁端盖9-2包括连接法兰9-2-1、侧壁密封圈9-2-2、固定法兰9-2-3、胶圈9-2-4和窗口框9-2-5，固定法兰9-2-3和连接法兰9-2-1通过螺栓连接，窗口框9-2-5倾斜安装在连接法兰9-2-1和固定法兰9-2-3上，窗口框9-2-5与连接法兰9-2-1之间通过侧壁密封圈9-2-2密封连接，窗口框9-2-5与固定法兰9-2-3之间通过胶圈9-2-4密封连接。如此设置，便于连接和密封箱体。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。

具体实施方式十：结合图6说明本实施方式，本实施方式的双温控模式大口径晶体倍频转换装置还包括多个轴承12，多个轴承12水平设置在第三框体11-5内侧壁的***端，多个轴承12竖直设置在第三框体11-5外侧壁上，晶体组件11-7通过多个轴承12可滑动插装在第三框体11-5内。如此设置，通过滑动的方式与晶体框的卡槽进行定位。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明的，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中，当然，这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：它包括倍频转换主体(1)、进水管接头(2)、水流三通管接头(3)、进水管道(4)、恒温水箱(5)、回水管(6)、第一回水管接头(7)、第二回水管接头(8)和进水水流控制阀(30)，

所述倍频转换主体(1)包括第一铝合金箱体(9)、第二铝合金箱体(10)和大口径晶体倍频机构(11)，第一铝合金箱体(9)和第二铝合金箱体(10)的结构相同，第一铝合金箱体(9)和第二铝合金箱体(10)依次固定连接，大口径晶体倍频机构(11)安装在第一铝合金箱体(9)和第二铝合金箱体(10)相交处的内腔中，

所述第一铝合金箱体(9)包括矩形框体(9-1)和侧壁端盖(9-2)，矩形框体(9-1)为空腔矩形框体，侧壁端盖(9-2)固定安装在远离第二铝合金箱体(10)一侧的矩形框体(9-1)端部，所述矩形框体(9-1)内开设有箱体温控流道(9-3)，

进水管道(4)的一端和回水管(6)的一端分别与恒温水箱(5)连接，进水管道(4)的另一端通过水流三通管接头(3)与倍频转换主体(1)上的第一铝合金箱体(9)和第二铝合金箱体(10)的两个进水口连接，第二铝合金箱体(10)上的进水口与水流三通管接头(3)之间的管路上设有进水水流控制阀(30)，回水管(6)的另一端与倍频转换主体(1)上的第一铝合金箱体(9)和第二铝合金箱体(10)的两个回水口连接，进水管接头(2)、水流三通管接头(3)安装在进水管道(4)上，第一回水管接头(7)和第二回水管接头(8)安装在回水管(6)上，

箱体温控流道(9-3)包括主进水流道(9-3-1)、主出水流道(9-3-2)和多个分流道(9-3-3)，主进水流道(9-3-1)和主出水流道(9-3-2)由上至下开设在矩形框体(9-1)一个侧壁的框体壁内，多个分流道(9-3-3)沿矩形框体(9-1)的径向方向开设，多个分流道(9-3-3)的一端与主进水流道(9-3-1)连通，多个分流道(9-3-3)的另一端与主出水流道(9-3-2)连通。

2.根据权利要求1所述的实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：矩形框体(9-1)包括右盖板(9-1-1)、左盖板(9-1-2)、上部外板(9-1-3)、下部外板(9-1-4)、上部内板(9-1-5)和下部内板(9-1-6)，上部内板(9-1-5)和下部内板(9-1-6)平行相对设置，右盖板(9-1-1)和左盖板(9-1-2)分别采用焊接的方式固定安装在上部内板(9-1-5)和下部内板(9-1-6)的左右两端组成一个矩形框，上部外板(9-1-3)和下部外板(9-1-4)分别采用焊接的方式固定安装在上部内板(9-1-5)和下部内板(9-1-6)的外侧壁上。

3.根据权利要求2所述的实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：主进水流道(9-3-1)和主出水流道(9-3-2)均开设在上部外板(9-1-3)或下部外板(9-1-4)上，主进水流道(9-3-1)和主出水流道(9-3-2)与上部内板(9-1-5)或下部内板(9-1-6)组成一个封闭的流道。

4.根据权利要求3所述的实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：主进水流道(9-3-1)和主出水流道(9-3-2)的横截面均为变截面，主进水流道(9-3-1)和主出水流道(9-3-2)上下设置，且拼接后组成矩形。

5.根据权利要求2所述的实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：右盖板(9-1-1)、左盖板(9-1-2)、上部外板(9-1-3)和下部外板(9-1-4)上均开设有多个分流道(9-3-3)。

6.根据权利要求1所述的实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：晶体组件(11-7)包括晶体框(11-7-1)、大口径晶体(11-7-2)、温度传感器(11-7-5)、多个挡条(11-7-3)和多个压片(11-7-4)，温度传感器(11-7-5)安装在晶体框(11-7-1)上，大口径晶体(11-7-2)通过多个挡条(11-7-3)和多个压片(11-7-4)安装在晶体框(11-7-1)上。

7.根据权利要求6所述的实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：晶体框(11-7-1)框体内沿框体横截面开设晶体温控流道(11-10)。

8.根据权利要求1、4、5或7所述的实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：侧壁端盖(9-2)包括连接法兰(9-2-1)、侧壁密封圈(9-2-2)、固定法兰(9-2-3)、胶圈(9-2-4)和窗口框(9-2-5)，固定法兰(9-2-3)和连接法兰(9-2-1)通过螺栓连接，窗口框(9-2-5)倾斜安装在连接法兰(9-2-1)和固定法兰(9-2-3)上，窗口框(9-2-5)与连接法兰(9-2-1)之间通过侧壁密封圈(9-2-2)密封连接，窗口框(9-2-5)与固定法兰(9-2-3)之间通过胶圈(9-2-4)密封连接。

9.根据权利要求1所述的实现晶体温度调控的双温控模式大口径晶体倍频转换装置，其特征在于：双温控模式大口径晶体倍频转换装置还包括多个轴承(12)，多个轴承(12)水平设置在第三框体(11-5)内侧壁的***端，多个轴承(12)竖直设置在第三框体(11-5)外侧壁上，晶体组件(11-7)通过多个轴承(12)可滑动插装在第三框体(11-5)内。