[發明專利]一種高功率光纖激光器增益光纖散熱裝置

在審

• 申請號: 201811030667.0
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109066277A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 楊潤蘭;郝麗云;楊磊;丁中華;于廣禮;丁建永;周軍
• 申請（專利權）人: 南京先進激光技術研究院
• 主分類號: H01S3/04
• 分類號: H01S3/04;H01S3/042;H01S3/067
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳海燕

本發明公開了一種高功率光纖激光器增益光纖散熱裝置，整個裝置呈圓形結構，包括圓形底座熱沉和圓柱面熱沉，圓柱體的外徑略小于圓形底座，及兩個外徑與圓形底座相同的半圓形結構封裝模塊。本發明裝置制作簡單，成本低，可操作性強，對增益光纖的散熱效果良好，且由于特殊封裝技術，增益光纖的盤繞具有很大的靈活性，通過應力將增益光纖盤繞在同一個圓柱面上有效控制了大模場光纖輸出激光的光束質量；增益光纖盤的特殊封裝裝置也保證了導熱硅脂的導熱效果長期可靠性，對高功率光纖放大器的系統穩定性及可靠性有很大的提升。

技術領域

本發明涉及一種增益光纖散熱裝置，尤其涉及一種高功率光纖激光器增益光纖散熱裝置。

背景技術

近年來，光纖激光器的應用從低功率的打標雕刻向高功率的重金屬的切割焊接發展，面對高功率光纖激光器的應用領域不斷擴展，高功率光纖激光器的研究引起了更大的關注。由于光纖具有較大的橫截面積，光纖激光器相比于傳統固體激光器具有更好的散熱特性，尤其是在高功率激光器應用上，一般采用光纖激光器。光纖激光器大多是以摻稀土離子的光纖作為增益介質，增益光纖吸收大量泵浦光，并將泵浦光轉換為信號光，因此增益光纖中功率密度較高，有較大的熱量積累在光纖表面，尤其在增益光纖的熔入點處，功率密度突然劇增，溫度也隨之劇增，因此需要對該熔點處的溫度著重處理。

常見的增益光纖散熱方法有兩種，第一種是將增益光纖盤繞在圓柱形面熱沉上，第二種是將增益光纖盤繞在平面熱沉上。增益光纖盤繞在平面熱沉上使得增益光纖的彎曲半徑不同，無法控制高功率大模場光纖產生的高階模式，且此盤繞方式將會導致增益光纖交叉重疊，不利于增益光纖的散熱及系統穩定性。一些基于平面盤繞方式的特殊結構設計，可以使增益光纖盤繞半徑相同，且不交叉，但是該結構設計復雜，可操作性差，且占用空間大，不利于系統的集成。因此，大多數情況下采用圓柱形平面熱沉來對增益光纖進行散熱。

將增益光纖盤繞在圓柱形熱沉上散熱也有不同的方法，但目前報道的大多是低功率情況下的盤繞散熱方法，包括用雙面膠將增益光纖粘在圓柱面形熱沉上，或者在圓柱面上刻螺旋槽等，這些方法操作復雜，且不適用于高功率大模場增益光纖的散熱及輸出模式控制。考慮到高功率光纖激光器中放大器模塊的非線性效應，放大器模塊通常采用大模場光纖，大模場增益光纖與傳能光纖間的熔接通常存在熔點溫度過高以及高階模運行問題，解決此問題對提升高功率光纖激光器的輸出功率、光束質量及系統穩定性有著至關重要的作用。

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明提出一種高功率光纖激光器增益光纖散熱裝置，對增益光纖的散熱效果良好。

技術方案：為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：一種高功率光纖激光器增益光纖散熱裝置，包括圓形底座熱沉和圓柱面熱沉，增益光纖盤繞在圓柱面熱沉上，將輸入傳能光纖和輸出傳能光纖與增益光纖熔接后，在盤有增益光纖的圓柱面上涂覆導熱硅脂。

進一步地，還包括封裝裝置，所述封裝裝置為兩個半圓形結構。

進一步地，所述圓柱面熱沉為空心圓柱體，頂部設有螺紋孔；所述兩個半圓形結構的封裝裝置外徑與圓形底座熱沉外徑相同，半圓形結構封裝裝置的頂部設有弧形孔，可通過螺釘將半圓形結構封裝裝置固定于圓柱面熱沉頂部。

進一步地，圓形底座熱沉外側設有弧形孔，中心設有圓形孔，可通過螺釘將圓形底座熱沉固定于系統底板上。

進一步地，所述圓柱面熱沉與圓形底座熱沉為一體，外徑略小于圓形底座熱沉。

進一步地，所述兩個半圓形結構的封裝裝置各包括四個U型孔，分別位于半圓柱的兩個棱邊上下位置，封裝完成后形成兩個近似橢圓的孔位。

進一步地，輸入與輸出傳能光纖可以處于半圓形封裝結構的同側，也可以處于半圓形封裝結構的兩側。

進一步地，所選導熱硅脂為導熱性能良好的固液混合狀態膠體。