一种分级控制的温控盒、控制方法及飞秒频率梳技术

本发明专利技术公开了一种分级控制的温控盒、控制方法及飞秒频率梳，包括用于盘绕光纤的光纤盘和用于装载光纤盘的恒温盒，恒温盒设置有第二级温控回路，光纤盘设置有第一级温控回路，第二级温控回路包括设置于恒温盒内的第二测温单元和对恒温盒内的温度进行调节的第二调温单元，第一级温控回路包括设置于光纤盘内的第一测温单元和对光纤盘内的温度进行调节的第一调温单元。该温控盒及飞秒频率梳，通过不同级别的温度控制方式来实现高精度、高速度、大范围的温度控制，从而提高光纤的抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种分级控制的温控盒、控制方法及飞秒频率梳
本专利技术涉及飞秒频率梳光源领域，特别是一种分级控制的温控盒、控制方法及飞秒频率梳。
技术介绍
飞秒频率梳属于飞秒激光器的一个十分重要的分支。飞秒频率梳与传统飞秒激光器研究重点有所不同。传统飞秒激光器研究的重点在于能够产生超短超强的激光，希望能够在最小的面积内产生尽可能高的功率，现在已被广泛的应用于加工领域。飞秒频率梳的研究重点是利用激光在频域内呈现的梳齿状特性，不再追求其时域内的窄脉宽和高功率，它研究的核心在于对超短激光的频率和相位进行精确控制，主要应用于光谱学、天文学、测量控制技术、信息传输技术等领域。飞秒频现已成为众多学者关注的对象。飞秒频率梳以其高精度、高稳定性、光谱范围宽的特点在光钟、超稳微波产生、大尺度空间距离高精度测量、高精度时间频率传递、天文测量、太赫兹信号产生和控制等领域均拥有十分广阔的应用前景。随着飞秒频率梳的研究与逐渐应用，各个应用领域对飞秒频率梳的精度和其稳定性有了更高的要求。光纤激光器热膨胀系数高，外界温度变化和振动都会导致光纤激光器中谐振腔的腔长发生漂移和抖动，要获得稳定时间间隔的飞秒激光脉冲，需要对温度变化和机械振动引起的腔长变化进行补偿，稳定谐振腔的腔长。为了使谐振腔处于稳定的环境中，传统的做法是将谐振腔放置于保温箱内。保温箱的作用是提供恒定温度，保证光纤在恒温环境中工作，从而使光纤长度保持稳定，进而获得稳定的重复频率。但恒温箱温度响应时间长，控制精确度低，抗干扰能力相对较弱。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种分级控制的温控盒、控制方法及飞秒频率梳，通过不同级别的温度控制方式来实现高精度、高速度、大范围的温度控制，从而提高光纤的抗干扰能力。本专利技术解决其问题所采用的技术方案是：第一方面，专利技术实施例提供了一种分级控制的温控盒，包括用于盘绕光纤的光纤盘和用于装载光纤盘的恒温盒，恒温盒设置有第二级温控回路，光纤盘设置有第一级温控回路，第二级温控回路包括设置于恒温盒内的第二测温单元和对恒温盒内的温度进行调节的第二调温单元，第一级温控回路包括设置于光纤盘内的第一测温单元和对光纤盘内的温度进行调节的第一调温单元。进一步，光纤盘包括相互配合安装的光纤盘底盘和光纤盘上盖，光纤盘底盘之中设置有便于盘绕光纤的凸起。进一步，第一调温单元包括第一半导体制冷器，第一半导体制冷器设置于光纤盘的外侧面。进一步，第一调温单元还包括用于防止第一半导体制冷器发生移位或因压力过大而导致损坏的第一隔垫和用于加快热量传导的散热片，第一隔垫贴合设置于光纤盘底盘的外侧底面，第一隔垫、第一半导体制冷器和散热片依次层叠设置。进一步，第二调温单元包括第二半导体制冷器，第二半导体制冷器设置于恒温盒的外侧面。进一步，第二调温单元还包括用于防止因为撞击而导致第二半导体制冷器发生损坏的第二隔垫和用于加快热量传导的压板，第二隔垫贴合设置于恒温盒的外侧面，第二隔垫、第二半导体制冷器和压板依次层叠设置。进一步，还包括用于安装恒温盒的保温盒，保温盒的内侧面与压板抵接从而稳定恒温盒的设置。进一步，恒温盒与保温盒之间的空隙填充设置有隔热棉。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种温控盒的控制方法，包括：第二测温单元检测恒温盒(200)内的第一温度值，第一温度值与预设温度值之间的差值控制第二调温单元(220)对恒温盒(200)的内部进行制冷或者制热；当第一温度值与预设温度值之间的差值小于设定差值时，第一测温单元检测光纤盘(100)内的第二温度值，第二温度值与预设温度值之间的差值控制第一调温单元(120)对光纤盘(100)的内部进行制冷或者制热。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种飞秒频率梳，包括上述的温控盒和用于与温控盒通信连接的控制器，温控盒和控制器配合执行上述的控制方法。本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：包括第二测温单元和第二调温单元的第二级温控回路能够对恒温盒内部的温度进行大范围的调节，而包括第一测温单元和第一调温单元的第一级温控回路能够对光纤盘内部的温度进行高精度、高速度的调节，因此，通过以不同级别的温度控制方式来实现高精度、高速度、大范围的温度控制，从而能够使处于光纤盘内部的光纤处于稳定的温度环境，防止温度发生变化而导致光纤的长度发生改变，从而提高了光纤的抗干扰能力，保证了重复频率的稳定获得。附图说明下面结合附图和实例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术的一个实施例中温控盒的内部结构示意图；图2是本专利技术另一个实施例中恒温盒安装于保温盒时的示意图；图3是本专利技术另一个实施例中光纤盘安装于恒温盒时的示意图；图4是本专利技术另一个实施例中光纤盘的背面示意图。具体实施方式传统的温控盒一般仅只有一个盒体，并且仅使用一组热敏电阻和半导体制冷器进行温度控制，这种控制方式相对简单，温度调节范围较大，但精确度低，控制速度慢，不能满足飞秒频率梳对温度控制的需求。基于此，本专利技术提供了一种分级控制的温控盒、控制方法及飞秒频率梳，在该温控盒中，包括第二测温单元和第二调温单元220的第二级温控回路能够对恒温盒200内部的温度进行大范围的调节，而包括第一测温单元和第一调温单元120的第一级温控回路能够对光纤盘100内部的温度进行高精度、高速度的调节，因此，通过以不同级别的温度控制方式来实现高精度、高速度、大范围的温度控制，从而能够使处于光纤盘100内部的光纤处于稳定的温度环境，防止温度发生变化而导致光纤的长度发生改变，从而提高了光纤的抗干扰能力，保证了重复频率的稳定获得。下面结合附图，对本专利技术实施例作进一步阐述。参照图1，本专利技术的一个实施例提供了一种分级控制的温控盒，包括用于盘绕光纤的光纤盘100和用于装载光纤盘100的恒温盒200，恒温盒200设置有第二级温控回路，光纤盘100设置有第一级温控回路，第二级温控回路包括设置于恒温盒200内的第二测温单元和对恒温盒200内的温度进行调节的第二调温单元220，第一级温控回路包括设置于光纤盘100内的第一测温单元和对光纤盘100内的温度进行调节的第一调温单元120。在本实施例中，温控盒能够根据使用需要而采用两级不同速度、不同精度、不同范围的温度控制方式。优选地，光纤盘100通过铜柱安装在恒温盒200中，能够有效使光纤保持在稳定的盘绕状态。恒温盒200优先为采用铝板构成的长方体，其厚度优选为2mm，能够调节并维持盒内稳定的温度，从而使得光纤盘100及处于光纤盘100中的光纤均能够处于稳定的温度环境中。温控盒可以和外设中的控制器配合使用，从而实现温度控制的工作模式：在使用时，可以先启动第二级温控回路，此时，第二测温单元会检测恒温盒200内的温度，并把该温度值传送给控制器，而控制器则能够把该温度值与预设的温度值进行比较，从而根据两个温度值之间的差值控制第二调温单元220对恒温盒200的内部进行制冷或者制热，从而调节恒温盒200内部的温度使之与预设的温度值保持平衡；当第二级温控回路使恒温盒200内部的温度接近于预设的温度值时，第二级温控回路会切换至第一级温控回路，此时，第一测温单元会检测光纤盘100内的温度，并把该温度值传送给控制器，而控制器则会把该温度值与预设的温度值进行比较，从而根据两个温度值之间的差值控制第一调温单元120对光纤盘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分级控制的温控盒，其特征在于：包括用于盘绕光纤的光纤盘(100)和用于装载所述光纤盘(100)的恒温盒(200)，所述恒温盒(200)设置有第二级温控回路，所述光纤盘(100)设置有第一级温控回路，所述第二级温控回路包括设置于所述恒温盒(200)内的第二测温单元和对所述恒温盒(200)内的温度进行调节的第二调温单元(220)，所述第一级温控回路包括设置于所述光纤盘(100)内的第一测温单元和对所述光纤盘(100)内的温度进行调节的第一调温单元(120)。

【技术特征摘要】
1.一种分级控制的温控盒，其特征在于：包括用于盘绕光纤的光纤盘(100)和用于装载所述光纤盘(100)的恒温盒(200)，所述恒温盒(200)设置有第二级温控回路，所述光纤盘(100)设置有第一级温控回路，所述第二级温控回路包括设置于所述恒温盒(200)内的第二测温单元和对所述恒温盒(200)内的温度进行调节的第二调温单元(220)，所述第一级温控回路包括设置于所述光纤盘(100)内的第一测温单元和对所述光纤盘(100)内的温度进行调节的第一调温单元(120)。2.根据权利要求1所述的一种分级控制的温控盒，其特征在于：所述光纤盘(100)包括相互配合安装的光纤盘底盘(130)和光纤盘上盖(140)，所述光纤盘底盘(130)之中设置有便于盘绕光纤的凸起。3.根据权利要求1或2所述的一种分级控制的温控盒，其特征在于：所述第一调温单元(120)包括第一半导体制冷器，所述第一半导体制冷器设置于所述光纤盘(100)的外侧面。4.根据权利要求3所述的一种分级控制的温控盒，其特征在于：所述第一调温单元(120)还包括用于防止所述第一半导体制冷器发生移位或因压力过大而导致损坏的第一隔垫(122)和用于加快热量传导的散热片(123)，所述第一隔垫(122)贴合设置于所述光纤盘底盘(130)的外侧底面，所述第一隔垫(122)、第一半导体制冷器和散热片(123)依次层叠设置。5.根据权利要求1所述的一种分级控制的温控盒，其特征在于：所述第二调温单元(220)包括第二半导体制冷器，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：余浩洋，马茹玉，倪凯，吴冠豪，周倩，李星辉，王晓浩，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44