[實用新型]一種用于高功率光纖激光合束器的鍵合藍寶石散熱結構件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820187259.5
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN207884062U
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 楊宸;楊從飛;周勝明;易學專
• 申請（專利權）人: 邁岐光電科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01S3/042
• 分類號: H01S3/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種用于高功率光纖激光合束器的鍵合藍寶石散熱結構件，包括金屬外框，所述金屬外框內設置有中間層藍寶石、頂層藍寶石、藍寶石蓋子和藍寶石散熱棒，所述藍寶石底座頂端設置有中間層藍寶石和藍寶石散熱棒，藍寶石散熱棒位于中間層藍寶石內，所述中間層藍寶石頂端設置有頂層藍寶石和藍寶石蓋子，藍寶石蓋子位于藍寶石散熱棒上方。本實用新型這種結構可以承載2?3千瓦功率的激光，藍寶石的熱膨脹系數(shù)比金屬要小得多，當承受更大功率的千瓦級的激光時，藍寶石鍵合結構的膨脹相對較小，幾乎沒有變化，因此合束器的穩(wěn)定性和可靠性大幅提升。

技術領域

本實用新型涉及光纖激光器合束器散熱技術領域，具體是一種用于高功率光纖激光合束器的鍵合藍寶石散熱結構件。

背景技術

隨著近幾年國內光纖激光器和光纖放大器的飛速發(fā)展，在激光武器、材料加工（激光打標，激光焊接）、光傳感、激光雷達和光纖通訊等諸多領域都需要高功率光纖激光器和光纖放大器。而高功率光纖激光器和光纖放大器的實現(xiàn)離不開基于包層泵浦技術的泵浦合束器。包層泵浦技術是通過雙包層光纖實現(xiàn)的，雙包層光纖相較于普通光纖增加了內包層，且橫截面積和數(shù)值孔徑都遠大于芯徑，使多模光纖可以在包層中傳輸，而且多模光相較于單模光耦合效率更高，再通過摻雜稀土元素的有源光纖吸收轉換放大，使高功率多模泵浦光轉換成高功率單模激光。

雖然我國光纖激光器和光纖放大器正處于飛速發(fā)展的時期，但是相對于歐美國家起步較晚，高功率包層泵浦技術還有許多未能攻克的難題制約了合束器的發(fā)展。其中最大的難題就是千瓦級的光纖激光器的安全散熱問題。現(xiàn)在世界上比較成熟的合束器研制單位有美國的IPG，美國的 OFS 、加拿大的 ITF 和法國的 HIGHWAVE 等。而在國內，主要的合束器生產(chǎn)研發(fā)廠家有上海邁岐，中科院上海光機所，中科院西安光機所等一系列高科技生產(chǎn)研發(fā)單位。

目前市場普通的合束器大部分用石英管作為合束的散熱棒的。但由于石英熱導率差只能用于20W以下的低功率合束器。 20-100W直接的散熱方式大體上是采用藍寶石散熱棒，將光纖封裝在藍寶石散熱棒上，散熱棒固定在金屬鋁盒內，由于藍寶石材料本身的良好的導熱透光性，這種方式相比石英管有效的提高了散熱能力，降低了光纖的表面溫度。但即便這種方式也有兩個問題限制了光纖承載功率的進一步提升：1.光纖焊接端不可避免存在光和熱的散出，由于藍寶石棒長度有限，單面透光導熱，這導致其散熱能力受到了很大的限制，這部分功能能量無法有效散出最終會形成熱能提高散熱棒溫度，限制了承載功率的進一步提升；2.當功率進一步提升的情況下（大于100W），會導致金屬鋁盒的熱膨脹比較明顯，導致整個合束器穩(wěn)定性和可靠性較差。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種用于高功率光纖激光合束器的鍵合藍寶石散熱結構件，以解決現(xiàn)有技術中的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術方案：一種用于高功率光纖激光合束器的鍵合藍寶石散熱結構件，包括金屬外框，所述金屬外框內設置有中間層藍寶石、頂層藍寶石、藍寶石蓋子和藍寶石散熱棒，所述藍寶石底座頂端設置有中間層藍寶石和藍寶石散熱棒，藍寶石散熱棒位于中間層藍寶石內，所述中間層藍寶石頂端設置有頂層藍寶石和藍寶石蓋子，藍寶石蓋子位于藍寶石散熱棒上方。

優(yōu)選的，所述金屬外框設置為鋁合金邊框。

優(yōu)選的，所述中間層藍寶石和藍寶石底座與頂層藍寶石之間均通過Al-O離子鍵的原子力結合。

優(yōu)選的，所述藍寶石底座、中間層藍寶石、頂層藍寶石、藍寶石蓋子和藍寶石散熱棒的表面均設置為拋光結構。

優(yōu)選的，所述藍寶石底座的長度設置為75mm，藍寶石底座的寬度設置為8.5m，藍寶石底座的高度設置為2.5mm。

優(yōu)選的，所述中間層藍寶石的長度設置為75mm，中間層藍寶石的寬度設置為2mm，中間層藍寶石的高度設置為2.2mm。