基于PPMgLN晶體的大范圍溫度測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及基于PPMgLN晶體的大范圍溫度測量裝置，屬于溫度測量技術領 域。
【背景技術】
[0002] 溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度相關，因此對溫度進 行測量與控制具有十分重要的意義。溫度傳感器的研發(fā)引起了人們廣泛關注，經(jīng)過不斷地 研宄和開發(fā)，溫度傳感器在測量范圍和測量精度等方面的性能不斷提高，但是這些溫度傳 感器在大范圍測溫領域的應用還具有一定的局限性。
[0003] 目前，市場上主流的溫度傳感器有：熱電阻、熱敏電阻、以及IC溫度傳感器，這些 溫度傳感器的共同特點是測溫范圍有限。熱電阻溫度檢測器一般用于中低溫區(qū)的溫度測 量，其測溫范圍約-200~500°C。熱敏電阻溫度檢測器大量用于汽車和家電的溫度檢測與 控制，其測溫范圍約-50~300°C。IC溫度傳感器主要用于PLC電路中溫度采樣，其測溫范 圍約10~80°C。但是，以上這些溫度檢測器不能滿足高溫熔爐、航空航天以及鋼鐵鍛造等 特殊領域的測溫需求，這就迫切要求發(fā)展能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍測溫的溫度測量裝置。
[0004] 近年來，激光應用領域的變頻技術受到人們的廣泛關注，最常見的變頻技術有差 頻、和頻、倍頻、光參量振蕩等，在變頻過程中為了使變頻效率最高通常要進行相位匹配。目 前最常用的是準相位匹配，它是通過調(diào)節(jié)晶體的極化周期來補償參量過程中由于折射率色 散造成的抽運光與參量光之間的相位失配。用于準相位匹配的非線性光學晶體的工作參數(shù) 與溫度有著密切的聯(lián)系，其折射率和極化周期都會隨著溫度的改變發(fā)生不同程度的變化。 一般情況下人們選擇控制晶體的溫度來實現(xiàn)高效變頻，但是，在長時間的控溫過程中，由于 外界因素的干擾以及控溫設備的不精確，容易導致溫度控制不穩(wěn)定，從而使得溫度測量不 精確。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種基于PPMgLN晶體的大范圍溫度測 量裝置，利用PPMgLN晶體實現(xiàn)高效率的光光轉(zhuǎn)換，增大了測量溫度的范圍。
[0006] 本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：
[0007] 基于PPMgLN晶體的大范圍溫度測量裝置，包括LD激光二極管、NchYVO4晶體、 PPMgLN晶體、精密旋轉(zhuǎn)平臺、帶通濾波片以及光功率計；所述LD激光二極管、NchYVO4晶體、 PPMgLN晶體、帶通濾波片、光功率計從左到右依次排列，所述Nd: YVO4晶體和PPMgLN晶體位 于同一水平面且相互分離，PPMgLN晶體放置于所述精密旋轉(zhuǎn)平臺上，精密旋轉(zhuǎn)平臺用于帶 動PPMgLN晶體旋轉(zhuǎn)；所述Nd: YVO4晶體的兩端均鍍有增透膜和高反膜，所述PPMgLN晶體朝 向Nd:YVO^b體的一端鍍有增透膜，朝向帶通濾波片的一端鍍有增透膜和高反膜；
[0008] 所述LD激光二極管產(chǎn)生的紅外光入射Nd:YVO4晶體后產(chǎn)生泵浦光，泵浦光入射 PPMgLN晶體并經(jīng)PPMgLN晶體倍頻后產(chǎn)生倍頻光，倍頻光入射帶通濾波片，帶通濾波片將濾 波后的倍頻光入射至光功率計。
[0009] 優(yōu)選的，所述LD激光二極管的中心波長為808nm。
[0010] 優(yōu)選的，所述NchYVO^體朝向LD激光二極管的一端鍍有808nm的增透膜和 1064nm的高反膜，朝向PPMgLN晶體的一端鍍有1064nm的增透膜和808nm的高反膜。
[0011] 優(yōu)選的，所述PPMgLN晶體朝向Nd: YVO^體的一端鍍有1064nm的增透膜，朝向帶 通濾波片的一端鍍有532nm的增透膜和1064nm的高反膜。
[0012] 優(yōu)選的，所述帶通濾波片為雙面涂層的高透濾光片。
[0013] 本實用新型采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果：
[0014] 1、本實用新型的大范圍溫度測量裝置，采用PPMgLN晶體，其化學性能穩(wěn)定，非線 性系數(shù)大，透光范圍寬，熔點較高，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的光光轉(zhuǎn)換。
[0015] 2、本實用新型的大范圍溫度測量裝置，測量的溫度范圍大，能夠滿足某種特殊領 域的測溫需求，大大增強了溫度測量裝置的實用性。
[0016] 3、本實用新型的大范圍溫度測量裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，小型化便于推廣 使用的特點。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本實用新型大范圍溫度測量裝置的整體架構(gòu)圖。
[0018] 其中：1為LD激光二極管，2為NchYVO4晶體，3為PPMgLN晶體，4為精密旋轉(zhuǎn)平臺， 5為帶通濾波片，6為光功率計。
【具體實施方式】
[0019] 下面詳細描述本實用新型的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中 自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通 過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用 新型的限制。
[0020] 本實用新型采用逆向思維通過計算晶體的光學參數(shù)來反推其溫度的變化，從而實 現(xiàn)溫度測量?，F(xiàn)階段被用來進行變頻的非線性光學晶體有很多，其中PPMgLN晶體具有較大 的非線性系數(shù)、較高的熔點、較寬的透光范圍等優(yōu)點，在眾多光學晶體中脫穎而出成為變頻 技術中的首選晶體。由于PPMgLN晶體的熔點高達1250°C，其在25°C~1250°C條件下都可 以正常工作，從而就實現(xiàn)了大范圍溫度測量。
[0021] 如圖1所示，基于PPMgLN晶體的大范圍溫度測量裝置，包括LD激光二極管1、 NchYVO4晶體2、PPMgLN晶體3、精密旋轉(zhuǎn)平臺4、帶通濾波片5、光功率計6,其位置關系如 下：LD激光二極管、NchYVO 4晶體、PPMgLN晶體、帶通濾波片、光功率計從左到右依次排列， Nd:YVO4晶體、PPMgLN晶體處在同一水平面上且相互分離，精密旋轉(zhuǎn)平臺置于PPMgLN晶體 的下方用來顯示晶體的旋轉(zhuǎn)度數(shù)。
[0022] LD激光二極管最大輸出功率為8W，中心波長為808nm ;Nd:YV04晶體的左端面S i 鍍808nm的增透膜和1064nm的高反膜，右端面&鍍1064nm的增透膜和808nm的高反膜； PPMgLN晶體其中MgO的濃度為5%，且周期為6. 95 μ m。其左端面53鍍1064nm的增透膜， 右端面&鍍532nm的增透膜和1064nm的高反膜；帶通濾波片是雙面涂層的高透濾光片，對 515nm~535nm波段的光高透，對基頻光高反。
[0023] 在PPMgLN晶體倍頻過程中，為了使倍頻效率達到最高，倍頻光波矢與兩倍基頻光 波矢之差應該滿足相位匹配條件，即Ak = 0。對于準相位匹配，波矢的失配量表示為：
【主權(quán)項】
1. 基于PPMgLN晶體的大范圍溫度測量裝置，其特征在于：包括LD激光二極管、NchYVO4 晶體、PPMgLN晶體、精密旋轉(zhuǎn)平臺、帶通濾波片以及光功率計；所述LD激光二極管、NchYVO4 晶體、PPMgLN晶體、帶通濾波片、光功率計從左到右依次排列，所述Nd: YVO4晶體和PPMgLN 晶體位于同一水平面且相互分離，PPMgLN晶體放置于所述精密旋轉(zhuǎn)平臺上，精密旋轉(zhuǎn)平臺 用于帶動PPMgLN晶體旋轉(zhuǎn)；所述Nd: YVO4晶體的兩端均鍍有增透膜和高反膜，所述PPMgLN 晶體朝向NchYVO^se體的一端鍍有增透膜，朝向帶通濾波片的一端鍍有增透膜和高反膜； 所述LD激光二極管產(chǎn)生的紅外光入射Nd: YVO4晶體后產(chǎn)生泵浦光，泵浦光入射PPMgLN 晶體并經(jīng)PPMgLN晶體倍頻后產(chǎn)生倍頻光，倍頻光入射帶通濾波片，帶通濾波片將濾波后的 倍頻光入射至光功率計。
2. 如權(quán)利要求1所述基于PPMgLN晶體的大范圍溫度測量裝置，其特征在于：所述LD激 光二極管的中心波長為808nm〇
3. 如權(quán)利要求1所述基于PPMgLN晶體的大范圍溫度測量裝置，其特征在于：所述 Nd:YV〇0SB體朝向LD激光二極管的一端鍍有808nm的增透膜和1064nm的高反膜，朝向 PPMgLN晶體的一端鍍有1064nm的增透膜和808nm的高反膜。
4. 如權(quán)利要求1所述基于PPMgLN晶體的大范圍溫度測量裝置，其特征在于：所述 PPMgLN晶體朝向Nd:YV〇0SB體的一端鍍有1064nm的增透膜，朝向帶通濾波片的一端鍍有 532nm的增透膜和1064nm的高反膜。
5. 如權(quán)利要求1所述基于PPMgLN晶體的大范圍溫度測量裝置，其特征在于：所述帶通 濾波片為雙面涂層的高透濾光片。
【專利摘要】本實用新型公開了基于PPMgLN晶體的大范圍溫度測量裝置，該裝置包括LD激光二極管、Nd:YVO4晶體、PPMgLN晶體、精密旋轉(zhuǎn)平臺、帶通濾波片以及光功率計；LD激光二極管、Nd:YVO4晶體、PPMgLN晶體、帶通濾波片、光功率計從左到右依次排列，Nd:YVO4晶體和PPMgLN晶體位于同一水平面且相互分離，PPMgLN晶體放置于所述精密旋轉(zhuǎn)平臺上，精密旋轉(zhuǎn)平臺用于帶動PPMgLN晶體旋轉(zhuǎn)。本實用新型的大范圍溫度測量裝置，采用PPMgLN晶體化學性能穩(wěn)定、非線性系數(shù)大、透光范圍寬、熔點較高的特點，實現(xiàn)高效率的光轉(zhuǎn)換；且測量的溫度范圍大，能夠滿足某種特殊領域的測溫需求，大大增強了溫度測量裝置的實用性。
【IPC分類】G01K11-30
【公開號】CN204575215
【申請?zhí)枴緾N201520309261
【發(fā)明人】常建華, 嚴娜, 桂詩信, 郭躍, 唐安慶, 顧久馭
【申請人】南京信息工程大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月13日