[发明专利]一种高功率光纤激光器增益光纤散热装置

说明书

本发明公开了一种高功率光纤激光器增益光纤散热装置，整个装置呈圆形结构，包括圆形底座热沉和圆柱面热沉，圆柱体的外径略小于圆形底座，及两个外径与圆形底座相同的半圆形结构封装模块。本发明装置制作简单，成本低，可操作性强，对增益光纤的散热效果良好，且由于特殊封装技术，增益光纤的盘绕具有很大的灵活性，通过应力将增益光纤盘绕在同一个圆柱面上有效控制了大模场光纤输出激光的光束质量；增益光纤盘的特殊封装装置也保证了导热硅脂的导热效果长期可靠性，对高功率光纤放大器的系统稳定性及可靠性有很大的提升。

技术领域

本发明涉及一种增益光纤散热装置，尤其涉及一种高功率光纤激光器增益光纤散热装置。

背景技术

近年来，光纤激光器的应用从低功率的打标雕刻向高功率的重金属的切割焊接发展，面对高功率光纤激光器的应用领域不断扩展，高功率光纤激光器的研究引起了更大的关注。由于光纤具有较大的横截面积，光纤激光器相比于传统固体激光器具有更好的散热特性，尤其是在高功率激光器应用上，一般采用光纤激光器。光纤激光器大多是以掺稀土离子的光纤作为增益介质，增益光纤吸收大量泵浦光，并将泵浦光转换为信号光，因此增益光纤中功率密度较高，有较大的热量积累在光纤表面，尤其在增益光纤的熔入点处，功率密度突然剧增，温度也随之剧增，因此需要对该熔点处的温度着重处理。

常见的增益光纤散热方法有两种，第一种是将增益光纤盘绕在圆柱形面热沉上，第二种是将增益光纤盘绕在平面热沉上。增益光纤盘绕在平面热沉上使得增益光纤的弯曲半径不同，无法控制高功率大模场光纤产生的高阶模式，且此盘绕方式将会导致增益光纤交叉重叠，不利于增益光纤的散热及系统稳定性。一些基于平面盘绕方式的特殊结构设计，可以使增益光纤盘绕半径相同，且不交叉，但是该结构设计复杂，可操作性差，且占用空间大，不利于系统的集成。因此，大多数情况下采用圆柱形平面热沉来对增益光纤进行散热。

将增益光纤盘绕在圆柱形热沉上散热也有不同的方法，但目前报道的大多是低功率情况下的盘绕散热方法，包括用双面胶将增益光纤粘在圆柱面形热沉上，或者在圆柱面上刻螺旋槽等，这些方法操作复杂，且不适用于高功率大模场增益光纤的散热及输出模式控制。考虑到高功率光纤激光器中放大器模块的非线性效应，放大器模块通常采用大模场光纤，大模场增益光纤与传能光纤间的熔接通常存在熔点温度过高以及高阶模运行问题，解决此问题对提升高功率光纤激光器的输出功率、光束质量及系统稳定性有着至关重要的作用。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种高功率光纤激光器增益光纤散热装置，对增益光纤的散热效果良好。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种高功率光纤激光器增益光纤散热装置，包括圆形底座热沉和圆柱面热沉，增益光纤盘绕在圆柱面热沉上，将输入传能光纤和输出传能光纤与增益光纤熔接后，在盘有增益光纤的圆柱面上涂覆导热硅脂。

进一步地，还包括封装装置，所述封装装置为两个半圆形结构。

进一步地，所述圆柱面热沉为空心圆柱体，顶部设有螺纹孔；所述两个半圆形结构的封装装置外径与圆形底座热沉外径相同，半圆形结构封装装置的顶部设有弧形孔，可通过螺钉将半圆形结构封装装置固定于圆柱面热沉顶部。

进一步地，圆形底座热沉外侧设有弧形孔，中心设有圆形孔，可通过螺钉将圆形底座热沉固定于系统底板上。

进一步地，所述圆柱面热沉与圆形底座热沉为一体，外径略小于圆形底座热沉。

进一步地，所述两个半圆形结构的封装装置各包括四个U型孔，分别位于半圆柱的两个棱边上下位置，封装完成后形成两个近似椭圆的孔位。

进一步地，输入与输出传能光纤可以处于半圆形封装结构的同侧，也可以处于半圆形封装结构的两侧。

进一步地，所选导热硅脂为导热性能良好的固液混合状态胶体。