[發(fā)明專利]一種激光增益光纖散熱裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010024091.8
• 申請(qǐng)日: 2020-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111029891A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾和平;張青山;胡夢(mèng)云;許帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)重慶研究院;華東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/04
• 分類號(hào): H01S3/04;H01S3/042
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所 50123
• 代理人: 康海燕

本發(fā)明公開(kāi)一種增益光纖散熱裝置，用于高功率超快激光器，包括增益光纖和散熱結(jié)構(gòu)；所述散熱結(jié)構(gòu)包括金屬管、柔性導(dǎo)熱層和水冷結(jié)構(gòu)；增益光纖穿過(guò)所述金屬管，所述金屬管與所述增益光纖之間設(shè)置有所述柔性導(dǎo)熱層；在所述金屬管上設(shè)置所述水冷結(jié)構(gòu)以降低所述增益光纖的溫度。本發(fā)明的增益光纖散熱裝置，通過(guò)水冷方式散熱，且實(shí)現(xiàn)迅速散熱，提高了散熱效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖散熱領(lǐng)域，尤其涉及一種激光增益光纖散熱裝置。

背景技術(shù)

近年來(lái)隨著光纖技術(shù)發(fā)展，光纖激光器輸出的能量與功率得以極大提升，越來(lái)越多的應(yīng)用于科學(xué)研究及工業(yè)生成領(lǐng)域。相比于傳統(tǒng)的固態(tài)激光器，光纖激光器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于搭建、泵浦轉(zhuǎn)換效率高、光束模式好、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)光纖具有極高的表體積比，可以通過(guò)風(fēng)冷和水冷等實(shí)現(xiàn)熱量快速轉(zhuǎn)移，從而維持激光器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但當(dāng)激光器功率進(jìn)一步提升時(shí)，風(fēng)冷散熱能力難以滿足需求，此時(shí)通常會(huì)引入主動(dòng)水冷散熱，將光纖置于水冷板上，實(shí)現(xiàn)將多余的熱量轉(zhuǎn)移。現(xiàn)有技術(shù)中往往通過(guò)在水冷板上刻畫V型槽，對(duì)光纖進(jìn)行放置。這種方法帶來(lái)的弊端主要在于：光纖固定受到外部力的擠壓，增加損耗或光纖不可逆損傷風(fēng)險(xiǎn)；光纖外形通常為圓柱體，水冷板接觸面積小，散熱效率低，散熱效果受到極大影響；同時(shí)水冷板體積較大，不便于設(shè)備集成安裝；并且增益光纖為高功率放大時(shí)，熱量過(guò)高累積，自然散熱無(wú)法保障增益光纖性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)水冷方式散熱，并提升散熱效率的增益光纖散熱裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種增益光纖散熱裝置，包括增益光纖和散熱結(jié)構(gòu)；所述散熱結(jié)構(gòu)包括金屬管、柔性導(dǎo)熱層和水冷結(jié)構(gòu)；所述增益光纖穿過(guò)所述金屬管，所述金屬管與所述增益光纖之間設(shè)置有所述柔性導(dǎo)熱層；在所述金屬管上設(shè)置所述水冷結(jié)構(gòu)以降低所述增益光纖的溫度。

進(jìn)一步，所述水冷結(jié)構(gòu)包括水冷端頭和采用金屬材質(zhì)制成的光纖端子，所述水冷端頭具有用于盛裝循環(huán)冷卻水并冷卻所述光纖端子的密封室，所述密封室設(shè)置有第一進(jìn)水口和第一出水口；所述光纖端子安裝在所述水冷端頭上且穿過(guò)所述密封室，所述增益光纖的兩端部中的至少一個(gè)端部上設(shè)有所述光纖端子，所述增益光纖的兩端部伸出到所述金屬管的外側(cè)；同側(cè)相鄰的所述金屬管的端部和所述增益光纖的端部均設(shè)置在所述光纖端子中，所述金屬管和所述增益光纖與所述光纖端子之間設(shè)置有密封膠；所述增益光纖通過(guò)所述光纖端子對(duì)外傳遞或接收信號(hào)。

進(jìn)一步，所述增益光纖的兩端部上均設(shè)置有光纖端子，所述金屬管的兩端部和所述增益光纖的兩端部均設(shè)置在對(duì)應(yīng)的所述光纖端子中。

進(jìn)一步，所述光纖端子由第一夾持件和第二夾持件合圍構(gòu)成；所述第一夾持件的一端部設(shè)置有第一安裝凹槽，并設(shè)置有連通至另一端部的第一夾持凹部；所述第二夾持件上設(shè)置有與所述第一安裝凹槽對(duì)應(yīng)的第二安裝凹槽和與所述第一夾持凹部對(duì)應(yīng)的第二夾持凹部；通過(guò)所述第一安裝凹槽與所述第二安裝凹槽、所述第一夾持凹部與所述第二夾持凹部合圍構(gòu)成夾持通道；所述第一安裝凹槽和所述第二安裝凹槽用于裝配所述金屬管的端部，所述第一夾持凹部和所述第二夾持凹部用于夾持所述增益光纖的端部。

進(jìn)一步，所述第一夾持凹部和所述第二夾持凹部的外端部均形成由內(nèi)到外角度逐漸增大的錐形凹部。

進(jìn)一步，所述水冷結(jié)構(gòu)還包括窗片組件，所述窗片組件包括與所述水冷端頭過(guò)盈配合的柱體、設(shè)置在所述柱體的上連接盤和用于隔離外界空氣的窗片本體，所述柱體插入所述水冷端頭內(nèi)，直至所述連接盤與所述水冷端頭外側(cè)抵接并通過(guò)螺釘固定在所述水冷端頭上，所述柱體沿其軸向設(shè)置有光路輸出通道，所述光纖端子的外端部裝配到所述光路輸出通道中，所述窗片本體設(shè)置在所述光路輸出通道內(nèi)且設(shè)置在所述光纖端子的外端部的外側(cè)。

進(jìn)一步，所述水冷端頭采用金屬材質(zhì)制成，所述光纖端子的內(nèi)端部穿過(guò)所述水冷端頭且與所述水冷端頭過(guò)盈配合，所述光纖端子與所述水冷端頭之間設(shè)置有高導(dǎo)熱材料。