全文摘要
一种新型大功率激光探测器中热电堆结构，包括薄膜热电堆，所述热电堆结构还包括衬底和吸光导热层，所述衬底的一面为裸露的铝，所述衬底的一面上设有吸光导热层，所述衬底的另一面为氧化铝薄层，所述氧化铝薄层上设置薄膜热电堆。本实用新型提供一种制备简单、不真空设备、可实现批量生产、成本较低的新型大功率激光探测器中热电堆结构。
主设计要求
1.一种新型大功率激光探测器中热电堆结构，包括薄膜热电堆，其特征在于：所述热电堆结构还包括衬底和吸光导热层，所述衬底的一面为裸露的铝，所述衬底的一面上设有吸光导热层，所述衬底的另一面为氧化铝薄层，所述氧化铝薄层上设置薄膜热电堆。
设计方案
1.一种新型大功率激光探测器中热电堆结构，包括薄膜热电堆，其特征在于：所述热电堆结构还包括衬底和吸光导热层，所述衬底的一面为裸露的铝，所述衬底的一面上设有吸光导热层，所述衬底的另一面为氧化铝薄层，所述氧化铝薄层上设置薄膜热电堆。
2.如权利要求1所述的新型大功率激光探测器中热电堆结构，其特征在于：使用的氮气切割的两套正反Z形螺旋的不锈钢材质的掩模板，将两个掩膜版合成印刷制得所述薄膜热电堆，所述薄膜热电堆的两端引出正负电极。
3.如权利要求1或2所述的新型大功率激光探测器中热电堆结构，其特征在于：所述薄膜热电堆中，热电偶材料为镍-铬、镍-硅、镍-铝、铜、镍、康铜中的两种。
4.如权利要求2所述的新型大功率激光探测器中热电堆结构，其特征在于：所述两套掩模板的热电偶材料选择镍-铬和镍-硅。
5.如权利要求1或2所述的新型大功率激光探测器中热电堆结构，其特征在于：所述薄膜热电堆上采用圆环结构的高温胶布作为保护层。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种大功率激光探测器中热电堆结构。
背景技术
激光技术对人类社会的进步和发展发挥着不可或缺的作用，被广泛应用于民用和军事领域。至今，与激光相关的产品和服务已经遍布全球的各行各业，形成了庞大的激光产业链，并逐年呈现稳步增长的态势。在激光器的研究、生产和应用中，激光功率的测量是必不可少的一个基础环节。
目前现有的激光功率探测器可分为光电型和光热型两种。光电型的灵敏度高、响应快；光热型的光谱响应曲线平坦、稳定性好、光谱测量范围广、可测量功率大。现具有较好探测功能的光热型激光功率探测器采用热电堆结构，基于塞贝克效应，把热能转化为电能从而实现激光功率的探测。当需探测的激光照射在探测区中心位置时，局部引起高温高热，随后热量向边缘扩散，形成中心向边缘辐射的热量梯度场，距离中心位置较近的热电偶一端为热端，远离的一端为冷端，冷端一侧通常加载风扇等冷却装置，保持为环境温度。热电偶由于冷热端温度差的存在引起接点电势差。热电偶通过串联方式形成热电堆，通过测量各个热电偶叠加后的总温差电动势，并根据温差电动势与激光功率的对应关系，得到待测激光的功率。
现有激光功率探测器中热电堆的制备是至关重要的，现激光功率探测器中的热电堆主要有两种构成方式，一种是由热电偶丝组装构成和另一种是由薄膜热电偶构成。热电偶系型的热电堆，两种不同材质的热电偶丝，通过热熔胶粘合连接起来，动态响应快。但是，由于悬空安装，只有两个接触点粘合在探测器的衬底板上，当要在小面积的探头上安装几十个热电丝时，安装工序较为麻烦。另外，薄膜型的热电堆，热接点可以做得很小，具有热容量小、反应速度快等特点，适用于小面积上的表面温度以及快速变化的动态温度测量。薄膜型的热电堆通常通过真空镀膜的方式来实现，需要真空设备，跟热电偶丝组成的方式一样，工艺复杂，不能实现大批量生产。
发明内容
为了克服已有大功率激光探测器中热电堆结构的制备复杂、无法实现批量生产、成本较高的不足，本实用新型提供一种制备简单、不真空设备、可实现批量生产、成本较低的新型大功率激光探测器中热电堆结构。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种新型大功率激光探测器中热电堆结构，包括薄膜热电堆，所述热电堆结构还包括衬底和吸光导热层，所述衬底的一面为裸露的铝，所述衬底的一面上设有吸光导热层，所述衬底的另一面为氧化铝薄层，所述氧化铝薄层上设置薄膜热电堆。
进一步，使用的氮气切割的两套正反Z形螺旋的不锈钢材质的掩模板，将两个掩膜版合成印刷制得所述薄膜热电堆，所述薄膜热电堆的两端引出正负电极。
再进一步，所述薄膜热电堆中，热电偶材料为镍-铬、镍-硅、镍-铝、铜、镍、康铜中的两种。
所述两套掩模板的热电偶材料选择镍-铬和镍-硅。
所述薄膜热电堆上采用圆环结构的高温胶布作为保护层。
本实用新型的有益效果主要表现在：
(1)本实用新型制薄膜热电堆的掩模板印刷技术，制备工艺简单，不需要真空设备，制得的薄膜热电堆具有良好重复性和稳定性，可大大缩短工艺时间，提高效率，方便批量生产，节约成本。
(2)本实用新型额外增加的保护层，可起到对薄膜热电堆保护的作用，延长其使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
其中11为衬底，12为经氧化处理的氧化层，13为吸光导热材料层，14为薄膜热电堆。
图2是本实用新型中薄膜热电堆结构示意图；
其中21为反Z螺旋掩模板，22为正Z螺旋的掩模板，有正反Z形位置为镂空，23为通过掩模板21和22合成后印刷的热电堆结构示意图。两根引出的导线为压铟后的正负电极。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1和图2，一种新型大功率激光探测器中热电堆结构，包括薄膜热电堆14，所述热电堆结构还包括衬底11和吸光导热层13，所述衬底11的一面为裸露的铝，所述衬底11的一面上设有吸光导热层13，所述衬底11的另一面为氧化铝薄层12，所述氧化铝薄层12上设置薄膜热电14堆。
进一步，使用的氮气切割的两套正反Z形螺旋的不锈钢材质的掩模板，将两个掩膜版合成印刷制得所述薄膜热电堆14，所述薄膜热电堆14的两端引出正负电极。
再进一步，所述薄膜热电堆14中，热电偶材料为镍-铬、镍-硅、镍-铝、铜、镍、康铜中的两种。
所述两套掩模板的热电偶材料选择镍-铬和镍-硅。
所述薄膜热电堆14上采用圆环结构的高温胶布作为保护层。
本实施例中，衬底选为直径45mm，厚度4mm，一面为裸露的铝，一面为氧化铝薄层的金属铝板，在裸露的铝表面利用涂层法旋涂碳化硅吸光导热层；在氧化铝这一面进行机械抛光预处理，增加薄膜的粘附力；
接着，利用CAD软件设计正反Z形螺旋的掩模板，将一个圆分成36等分，其中34个等分位置放上Z形结构，Z形结构外圈的直径为40mm，内圈的直径为25mm，宽度为1mm，空出2个位置，用于后期接导线，选用1mm厚的耐高温的不锈钢材质的模板，将34个Z形位置用氮气进行切割，掩模板的结构如图2中21和22所示；
然后，分在衬底氧化铝这一面分别覆盖上正反Z形掩模板，通过印刷技术依次将镍-铬和镍-铬热电偶材料印在氧化铝层上，经两次印刷后的薄膜热电堆的表面形貌如图2中的23所示。利用压铟技术将导线压在热电堆的两极作为激光功率探测器的正负电极；
最后，在薄膜热电堆的表面覆盖上高温胶布保护层，防止薄膜的刮滑，提高产品的使用寿命。
通过对已制备样品的测试发现，随着碳化硅表面温度的升高，热电堆的温差电动势呈线性增加，斜率为0.25mV\/℃，由本实用新型技术制备的薄膜热电堆，具有较高的灵敏度和响应速度。
因此本实用新型弥补了现有技术的不足，提供一种新型激光功率探测器中热电堆结构，能够简化工艺，批量生产，降低成本。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920288611.9
申请日:2019-03-07
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:86(杭州)
授权编号:CN209541901U
授权时间:20191025
主分类号:G01J 1/42
专利分类号:G01J1/42
范畴分类:31C;
申请人:杭州博源光电科技有限公司
第一申请人:杭州博源光电科技有限公司
申请人地址:311422 浙江省杭州市富阳区富闲路15号浙大网新银湖科技园50号楼
发明人:隋成华;杨浩;汪飞;方新庭;屠潜
第一发明人:隋成华
当前权利人:杭州博源光电科技有限公司
代理人:王利强
代理机构:33241
代理机构编号:杭州斯可睿专利事务所有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计