高精度大范围的光学晶体温度控制系统.docxVIP

第26卷第7期2018年7月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.26No.7Jul.2018

文章编号1004-924X(2018)07-1604-08

高精度大范围的光学晶体温度控制系统

朱均超1,豆梓文1*，李嘉强2,徐晓明2

(1.天津理工大学电气电子工程学院天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室，天津300384;

2.核工业理化工程研究院，天津300180)

摘要：为解决固体激光器工作时光学晶体产生的热沉积问题，保证其工作性能稳定，提出了一种基于半导体制冷器（TEC）的高控温精度、大控温范围光学晶体温度控制方案。分析了TEC的工作特性和光学晶体的热效应与传热机理，将TEC工作过程中自身温度变化引起的电气特性改变与光学晶体温度的变化同时纳入控制环节，建立了温度-电流双闭环温度控制模型，设计并完成了一套高控温精度、大控温范围的光学晶体温度控制系统。实验结果表明：本系统在 -15~120℃的温度控制范围内，可以迅速稳定在任一设定的温度点，其控温精度优于±0.002℃;当设定温度和实际温度之间的偏差在20℃以内时，其收敛稳定时间小于60s，可以满足固体激光器中光学晶体对控温范围与精度的要求。关键词：光学晶体；温度控制；双闭环；高精度；大范围

中图分类号：TN244文献标识码：Adoi：10.3788/OPE.1604

High-precisionandwide-rangeoptical

crystaltemperaturecontrolsystem

ZHUJun-cao1,DOUZi-wen1*，LIJia-qiang2,XUXiao-ming2

(1.SchoolofElectricalandElectronicEngineering，

TianjinKeyLaboratoryforControlTheoryApplications

inComplicatedSystem，TianjinUniversityofTechnology，Tianjin300384,China；2.ResearchInstituteofPhysicalandChemicalEngineering

ofNuclearIndustry，Tianjin300180,China）

*Correspondingauthor，E-mail：douziwentjut@163.com

Abstract：Toaddresstheproblemofheataccumulationofopticalcrystalsinsolid-statelasersandensurethestabilityofitsworkperformance，atemperature-controlmethodwithhightemperaturecontrolaccuracyandlargetemperaturecontrolrange，basedonasemiconductorThermoelectricCooler

（TEC），wasproposed．BasedontheoperatingcharacteristicsoftheTEC，theheateffectandtheheattransfermechanismoftheopticalcrystal，atemperature-currentdoubleclosed-looptemperaturecontrolmodelwasestablished．TheproposedmodelcontrolsboththeelectricalcharacteristicvariationsoftheworkingTECandthetemperaturevariationsoftheopticalcrystal．Ahigh-precisionandwide-rangeopticalcrystalthermostatcontro