CN111367331B - 一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***和方法 - Google Patents

一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111367331B
CN111367331B CN202010151145.7A CN202010151145A CN111367331B CN 111367331 B CN111367331 B CN 111367331B CN 202010151145 A CN202010151145 A CN 202010151145A CN 111367331 B CN111367331 B CN 111367331B
Authority
CN
China
Prior art keywords
crystal
heater
heating
heating plate
caliber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010151145.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111367331A (zh
Inventor
孙付仲
张小雨
洪荣晶
王�华
张�浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NANJING GONGDA CNC TECHNOLOGY CO LTD
Nanjing Tech University
Original Assignee
NANJING GONGDA CNC TECHNOLOGY CO LTD
Nanjing Tech University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NANJING GONGDA CNC TECHNOLOGY CO LTD, Nanjing Tech University filed Critical NANJING GONGDA CNC TECHNOLOGY CO LTD
Priority to CN202010151145.7A priority Critical patent/CN111367331B/zh
Publication of CN111367331A publication Critical patent/CN111367331A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111367331B publication Critical patent/CN111367331B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明提出一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***，其特征在于包括第一加热器、第二加热器、第一强化加热板、第一转轴、第一隔热材料、晶体框、第三加热器、第二转轴、第二隔热材料、第二强化加热板、大口径非线性晶体、第四加热器、通过PID控制器。针对大口径非线性晶体导热系数低、易碎、易潮解的特点，以及加热过程中要求温度梯度低、快速加热的要求，加热结束后晶体温度保持稳定且整体温差ΔT小于0.1℃的要求。本发明提出的一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***和方法适合大口径非线性晶体导热系数低、易碎、易潮解的特点，满足了加热过程中要求温度梯度低、快速加热的要求。

Description

一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控 制的***和方法
技术领域
本发明涉及高精度温度控制领域，一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***和方法。
背景技术
随着激光器频率变换技术的快速发展，高稳定性、高转换效率、高光束质量的光源成为非线性激光技术发展的主要方向。其中高效、高精度的非线性晶体温度控制装置成为实现上述目标的核心器件之一。
对于非线性晶体材料，为了达到相位匹配的条件，对温度控制器的精度和稳定度要求较高。一般要求温度的精度在温差ΔT小于0.1℃内波动。目前针对非线性晶体材料的温度控制装置主要分为两大类一是通过紫铜夹具和高精度的水箱来实现；另外一种方案是采用紫铜夹具和高精度TEC温度控制仪器来实现。上述两种方案均能达到温差ΔT小于0.1℃的温度控制要求。但是这两种方案都是通过外界温度控制装置的高精度运行来实现的，器件成本和技术门槛较高。
发明内容
针对大口径非线性晶体导热系数低、易碎、易潮解的特点，以及加热过程中要求温度梯度低、快速加热的要求，加热结束后晶体温度保持稳定且整体温差ΔT小于0.1℃的要求，本发明提出了一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***和方法。
本发明的采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***和方法，采用局部强化加热方案来加热大口径非线性晶体。本发明适用于大口径非线性晶体的温度控制。
本发明的技术方案如下：
一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***，其特征在于包括第一加热器4、第二加热器5、第一强化加热板6、第一转轴7、第一隔热材料8、晶体框9、第三加热器10、第二转轴11、第二隔热材料12、第二强化加热板13、大口径非线性晶体14、第四加热器15、通过PID控制器19、第一密封开关20和第二密封开关21，大口径非线性晶体14与晶体框9通过机械夹持固连在一起，晶体框9中镶嵌第一加热器4和第三加热器10，在晶体框9的左右两侧分别黏贴第一隔热材料8和第二隔热材料12，第一强化加热板6和第二强化加热板13位于晶体框9的两侧，分别通过安装在晶体框9上侧的第一转轴7和第二转轴11与晶体框9固连，在晶体框9的下侧安装有第一密封开关20和第二密封开关21，第一密封开关20连接第一强化加热板6与晶体框(9)，第二密封开关21连接第二强化加热板13与晶体框(9)。第一强化加热板6和第二强化加热板13的外侧分别安装有第二加热器5和第四加热器15，并分别安装有温度传感器，并通过温度传感器和电源线18和PID控制器19控制第一强化加热板6和第二强化加热板13的温度。
所述***通过机械装置安装在腔体3上，腔体3外侧安装加热器4，在腔体3的左右两侧分别装有左端盖2和右端盖16，在左端盖2和右端盖16上分别装有可通光的左窗口1和右窗口17。
所述***中所有加热器均通过温度传感器和PID控制器实现温度控制。
一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的方法，其特征在于包括如下步骤：
在对大口径晶体进行加热时，
步骤(1)左右强化加热板竖直放置，关闭密封开关，连接强化加热板与晶体框，在晶体与强化加热板之间形成密封空间；
步骤(2)设置第一加热器、第二加热器和第四加热器的温度值，通过PID控制器控制上述三个加热器达到预定温度值，通过第一加热器来加热腔体内气体的温度，通过强化加热板与晶体间空气的对流换热加热晶体；
步骤(3)当晶体温度加热至一定温度值时，开启第三加热器，通过热传导加热晶体；
步骤(4)当晶体温度达到稳定后，关闭第二加热器和第四加热器，开第一启密封开关和第二密封开关，通过电机驱动强化加热板，使其水平放置；
步骤(5)继续开启第一加热器和第三加热器，保持晶体温度。
本发明提出的一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***和方法适合大口径非线性晶体导热系数低、易碎、易潮解的特点，满足了加热过程中要求温度梯度低、快速加热的要求。
本发明的采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***和方法，采用局部强化加热方案来加热大口径非线性晶体。本发明适用于大口径非线性晶体的温度控制。加热结束后晶体温度保持稳定且整体温差ΔT满足小于0.1℃的要求。
附图说明
图1是本发明的采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***的结构示意图。
图2是实施例中的本发明的采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***的结构示意图。
图3为是实施例的监测点位置图。
图4是本发明实施例1的监测点温度变化曲线图。
图5是本发明实施例2监测点温度变化曲线图。
图中，1-左窗口、2-左端盖、3-腔体、4-第一加热器1、5-第二加热器2、6-第一强化加热板、7-第一转轴、8-第一隔热材料、9-晶体框、10-第三加热器、11-第二转轴、12-第二隔热材料、13-第二强化加热板、14-非线性晶体、15-第四加热器、16-右端盖、17-右窗口、18-温度传感器和电源线、19-PID控制器、20-第一密封开关、21-第二密封开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1至图5，采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***，包括第一加热器4、第二加热器5、第一强化加热板6、第一转轴7、第一隔热材料8、晶体框9、第三加热器10、第二转轴11、第二隔热材料12、第二强化加热板13、大口径非线性晶体14、第四加热器15、通过PID控制器19、第一密封开关20和第二密封开关21，大口径非线性晶体14与晶体框9通过机械夹持固连在一起，晶体框9中镶嵌第一加热器4和第三加热器10，在晶体框9的左右两侧分别黏贴第一隔热材料8和第二隔热材料12，第一强化加热板6和第二强化加热板13位于晶体框9的两侧，分别通过安装在晶体框9上侧的第一转轴7和第二转轴11与晶体框9固连，在晶体框9的下侧安装有第一密封开关20和第二密封开关21，第一密封开关20连接第一强化加热板6与晶体框(9)，第二密封开关21连接第二强化加热板13与晶体框(9)。第一强化加热板6和第二强化加热板13的外侧分别安装有第二加热器5和第四加热器15，并分别安装有温度传感器，并通过温度传感器和电源线18和PID控制器19控制第一强化加热板6和第二强化加热板13的温度。
上述采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***通过机械装置安装在腔体3上，腔体3外侧安装加热器4，在腔体3的左右两侧分别装有左端盖2和右端盖16，在左端盖2和右端盖16上分别装有可通光的左窗口1和右窗口17。
装置中所有加热器均通过温度传感器和PID控制器实现温度控制。
本发明的采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的方法其工作过程如下：
在对大口径晶体进行加热时，包括如下步骤：
步骤(1)左右强化加热板竖直放置，关闭密封开关，连接强化加热板与晶体框，在晶体与强化加热板之间形成密封空间；
步骤(2)设置第一加热器、第二加热器和第四加热器的温度值，通过PID控制器控制上述三个加热器达到预定温度值，通过第一加热器来加热腔体内气体的温度，通过强化加热板与晶体间空气的对流换热加热晶体；
步骤(3)当晶体温度加热至一定温度值时，开启第三加热器，通过热传导加热晶体；
步骤(4)当晶体温度达到稳定后，关闭第二加热器和第四加热器，开第一启密封开关和第二密封开关，通过电机驱动强化加热板，使其水平放置，如图2所示；
步骤(5)继续开启第一加热器和第三加热器，保持晶体温度。
实施例1
对200mm×200mm×2mm的ADP晶体进行加热，腔体的尺寸为800mm×400mm×400mm,设置室温为20℃，加热目标温度为40℃。
采取了两种方案进行对比，第一种为传统加热方案，采用加热器1和加热器3同时进行加热；监测点坐标分别为1(0，0)、2(95，95)、3(50，50)、4(0，50)、5(0，95)、6(-95，-95)、7(-50，-50)、8(0，-95)、9(0，-50)。
结果表明，采用第一种加热方案加热，大约3个小时后，晶体会达到稳定。稳定后晶体的整体温差为0.21℃，而在加热过程中晶体的最大差值达到18℃，易造成晶体破损。
实施例2
第二种采用局部强化加热方法进行加热。采用如图所示的九点测温方法测量晶体温度变化，监测点坐标分别为1(0，0)、2(95，95)、3(50，50)、4(0，50)、5(0，95)、6(-95，-95)、7(-50，-50)、8(0，-95)、9(0，-50)。
采用第二种加热方案进行加热，大约5个半小时候晶体的温度达到稳定。稳定后晶体的整体温差为0.08℃，加热过程中晶体的最大温差为2.1℃，晶体不易破损。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***，其特征在于包括第一加热器（4）、第二加热器（5）、第一强化加热板（6）、第一转轴（7）、第一隔热材料（8）、晶体框（9）、第三加热器（10）、第二转轴（11）、第二隔热材料（12）、第二强化加热板（13）、大口径非线性晶体（14）、第四加热器（15）、PID控制器（19）、第一密封开关（20）和第二密封开关（21），大口径非线性晶体（14）与晶体框（9）通过机械夹持固连在一起，晶体框（9）中镶嵌第一加热器（4）和第三加热器（10，在晶体框（9）的左右两侧分别黏贴第一隔热材料（8）和第二隔热材料（12），第一强化加热板（6）和第二强化加热板（13）位于晶体框（9）的两侧，分别通过安装在晶体框（9）上侧的第一转轴（7）和第二转轴（11）与晶体框（9）固连，在晶体框（9）的下侧安装有第一密封开关（20）和第二密封开关（21），第一密封开关（20）连接第一强化加热板（6）与晶体框(9)，第二密封开关（21）连接第二强化加热板（13）与晶体框(9)；第一强化加热板（6）和第二强化加热板（13）的外侧分别安装有第二加热器（5）和第四加热器（15），并分别安装有温度传感器，并通过温度传感器和电源线（18）和PID控制器（19）控制第一强化加热板（6）和第二强化加热板（13）的温度。
2.根据权利要求1所述的采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***，其特征在于所述***通过机械装置安装在腔体（3）上，腔体（3）外侧安装第一加热器（4），在腔体（3）的左右两侧分别装有左端盖（2）和右端盖（16），在左端盖（2）和右端盖（16）上分别装有可通光的左窗口（1）和右窗口（17）。
3.根据权利要求1所述的采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***，其特征在于所述***中所有加热器均通过温度传感器和PID控制器实现温度控制。
4.一种利用如权利要求1所述的采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***的高精度温度控制的方法，其特征在于包括如下步骤：
在对大口径晶体进行加热时，
步骤（1）第一强化加热板（6）和第二强化加热板（13）竖直放置，关闭密封开关，连接强化加热板与晶体框，在晶体与强化加热板之间形成密封空间；
步骤（2）设置第一加热器、第二加热器和第四加热器的温度值，通过PID控制器控制上述三个加热器达到预定温度值，通过第一加热器来加热腔体内气体的温度，通过强化加热板与晶体间空气的对流换热加热晶体；
步骤（3）当晶体温度加热至一定温度值时，开启第三加热器，通过热传导加热晶体；
步骤（4）当晶体温度达到稳定后，关闭第二加热器和第四加热器，开第一启密封开关和第二密封开关，通过电机驱动第一强化加热板（6）和第二强化加热板（13），使其水平放置；
步骤（5）继续开启第一加热器和第三加热器，保持晶体温度。
CN202010151145.7A 2020-03-05 2020-03-05 一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***和方法 Active CN111367331B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010151145.7A CN111367331B (zh) 2020-03-05 2020-03-05 一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010151145.7A CN111367331B (zh) 2020-03-05 2020-03-05 一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111367331A CN111367331A (zh) 2020-07-03
CN111367331B true CN111367331B (zh) 2021-06-29

Family

ID=71208794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010151145.7A Active CN111367331B (zh) 2020-03-05 2020-03-05 一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111367331B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11204536B1 (en) * 2020-12-17 2021-12-21 Raytheon Company Ultra-stable dual-mode operation optical crystal assembly for harmonic conversion
CN113325901B (zh) * 2021-02-08 2021-12-21 南京工业大学 一种大口径非线性晶体加热方法、***及装置
CN118011783B (zh) * 2024-04-09 2024-06-04 天津仁爱学院 一种基于改进桶水母算法的建筑环境pid控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177336A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Seiko Epson Corp 光源装置、プロジェクタ及びモニタ装置
CN101359146A (zh) * 2008-09-04 2009-02-04 华中科技大学 一种非线性晶体温度控制装置
CN103794971A (zh) * 2014-02-26 2014-05-14 哈尔滨工业大学 一种晶体口径可调节的高精度温度控制装置
CN105244751A (zh) * 2015-10-12 2016-01-13 哈尔滨工业大学 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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177336A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Seiko Epson Corp 光源装置、プロジェクタ及びモニタ装置
CN101359146A (zh) * 2008-09-04 2009-02-04 华中科技大学 一种非线性晶体温度控制装置
CN103794971A (zh) * 2014-02-26 2014-05-14 哈尔滨工业大学 一种晶体口径可调节的高精度温度控制装置
CN105244751A (zh) * 2015-10-12 2016-01-13 哈尔滨工业大学 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

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Study on the temperature gradient evolution of large size nonlinear crystal based on the fluid-solid coupling theory;F.Z.Sun等;《7th International Symposium on Advanced Optical Manufacturing and Testing Technologies: Optical Test and Measurement Technology and Equipment》;20141231;第9282卷;全文 *
The influence of window thermal conductivity on the temperature distribution of the ADP crystal with large aperture;Fuzhong Sun等;《Optics Communications》;20150122;第19-25页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111367331A (zh) 2020-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111367331B (zh) 一种采用局部强化加热实现大口径非线性晶体高精度温度控制的***和方法
CN206741339U (zh) 一种微型生化分析仪样品检测室温度快速精确控制***
CN107202495A (zh) 闪烧结构和闪烧炉
CN104028733B (zh) Ti-Zr-Nb-Cu-Be系非晶复合材料组织的调控方法及调控装置
CN105682270A (zh) 一种高频电磁感应热压烧结及钎焊装置
EP0155986A3 (en) Pipette puller
US20100176523A1 (en) Device for and Method of Manufacturing Optical Part
CN115435593B (zh) 一种高温材料发射率测试用样品加热炉
CN111064070B (zh) 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
CN109207645A (zh) 一段式热对流仪的控制方法
CN109880976A (zh) 一种小型快速磁场退火炉
CN217766176U (zh) 多仓位烘箱
CN111092362B (zh) 基于温度自感知柔性薄膜加热器的激光稳频方法与装置
CN201349663Y (zh) 直发器
CN219137009U (zh) 一种用于晶体生长炉的加热器组件
CN113325901B (zh) 一种大口径非线性晶体加热方法、***及装置
CN220393992U (zh) 单晶炉
CN103092227B (zh) 激光模组控温测试装置
CN210119386U (zh) 一种样品灰化装置
CN216565626U (zh) 一种适用于锥类壳体的均匀加热装置
CN109828174A (zh) 一种ptc阻温测试装置
CN109294901A (zh) 一段式热对流pcr仪及控制方法
CN219676225U (zh) 电池测试设备
CN103808694B (zh) 一种大口径晶体缺陷检测方法及装置
CN114544698B (zh) 热气压成形工艺模具-管件界面传热系数测试装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant