[发明专利]一种用于高功率脉冲激光能量衰减的制冷陷阱衰减器

说明书

本发明涉及一种用于高功率脉冲激光能量衰减的制冷陷阱衰减器，包括PIN芯片，PIN芯片具有设有光敏层的探测端，PIN芯片连接有温控转换装置，温控转换装置分别与P型半导体和N型半导体连接，用于使PIN芯片在探测模式与制冷模式之间切换，在制冷模式下，PIN芯片与温控转换装置组合构成为帕尔贴制冷片；探测端还设有环形导电导热层，PIN芯片的P型半导体和N型半导体均与导电导热层接触，光敏层嵌装于导电导热层的内环中；PIN芯片的另一端设有散热装置。本发明设计出PIN芯片与帕尔贴制冷片二合一的探测装置，通过温控转换装置实行该探测装置工作模式的转换，可使PIN芯片的光敏层温度处在安全范围内，显著地提高探测器件的热稳定性，减少超强激光对器件的损伤。

技术领域

本发明属于激光探测技术领域，具体涉及一种用于高功率脉冲激光能量衰减的制冷陷阱衰减器。

背景技术

高功率脉冲激光在激光雷达、激光毁伤中越来越多应用，对其主动探测或被动衰减是一个热点问题，无论主动还是被动处理，其关键环节都是将其功率衰减到安全范围，所应用的衰减器类型主要包括部分反射衰减器（反射）和吸收衰减器（透射）；其中，采用强衰减系数的吸收型衰减PIN探测器在降低高功率激光光功率的同时，能减少光散射或反射产生的干扰或潜在安全隐患。

PIN陷阱探测器芯片作为一种激光接收系统的重要组件，其工作原理是在两种半导体P型区和N型区之间生成势垒区I型层，吸收光辐射后产生与光辐射强度成正比的光电流；其应用于光电探测领域，具有结电容小、灵敏度高等优点。但是，PIN芯片用于高功率脉冲激光能量衰减时，瞬时吸收超强激光的辐射，光声转换使芯片瞬间聚集大量的热，如果不采取快速降温措施，PIN芯片的温度会骤升。

发明内容

本发明涉及一种用于高功率脉冲激光能量衰减的制冷陷阱衰减器，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明涉及一种用于高功率脉冲激光能量衰减的制冷陷阱衰减器，包括PIN芯片，所述PIN芯片具有设有光敏层的探测侧面，

所述PIN芯片连接有温控转换装置，所述温控转换装置分别与所述PIN芯片的P型半导体和N型半导体连接；所述温控转换装置用于使所述PIN芯片在探测模式与制冷模式之间切换，在所述制冷模式下，所述PIN芯片与所述温控转换装置组合构成为一帕尔贴制冷片；

所述探测侧面还设有环形导电导热层，所述PIN芯片的P型半导体和N型半导体均与所述导电导热层接触，所述光敏层嵌装于所述导电导热层的内环中；

所述PIN芯片还具有与所述探测侧面相对的散热侧面，所述散热侧面设有散热装置。

作为实施方式之一，所述P型半导体和N型半导体分别通过转换铜片与所述散热装置连接，所述温控转换装置包括双刀开关和控制电源，所述控制电源具有两个正极接点和两个负极接点，其中，

所述P型半导体通过导线与其中一个正极接点电连接，所述P型半导体的转换铜片与其中一个负极接点电连接，

所述双刀开关的其中一条控制线路分别与所述N型半导体以及另一负极接点连接，所述双刀开关的另一条控制线路分别与所述N型半导体的转换铜片以及另一正极接点电连接。

作为实施方式之一，所述转换铜片与所述散热装置之间设有绝缘层。

作为实施方式之一，在所述探测侧面附近设有温度传感器，所述温度传感器与所述温控转换装置联锁控制。

作为实施方式之一，所述导电导热层为导电导热铜片，其中间挖孔以嵌置所述光敏层。

作为实施方式之一，所述散热装置采用硅-铜平板微热管散热器、置入式密排热管阵列散热器、微米级铜管散热器、多孔微热沉散热器或密排毛细液冷散热器。

本发明至少具有如下有益效果：