[发明专利]一种高功率光纤激光器使用的包层光剥离器封装壳体及其应用

说明书

本发明涉及一种高功率光纤激光器使用的包层光剥离器封装壳体及其应用，属于技术领域。壳体包括底部热沉、连通热沉和翅片，其中，底部热沉上均匀并排设置有翅片，翅片之间同轴设置有连通热沉，翅片和连通热沉之间设置有贯穿通孔。相比于传统的水冷封装壳体，本发明的壳体结构能够更加充分地利用强制风冷进行散热，增强散热能力，提高承受功率。

技术领域

本发明涉及一种高功率光纤激光器使用的包层光剥离器封装壳体及其应用，属于技术领域。

背景技术

相比较于传统的固体激光器，气体激光器等，全光纤激光系统的优点主要在于：光束质量好，转换效率高，稳定性好，抗干扰能力强等。由于其具有上述的这些优势，全光纤激光系统在汽车制造，五金加工，清洗除锈等方面有着独特的优势。特别地，光纤激光器在较低功率以及特殊条件下的高功率有着自己的效用，以其结构紧凑，危险性低等特点逐渐引起了研究者与各大厂商的注意。但高功率全光纤激光系统最大的问题在于散热问题，在各处易发生高温的区域中，包层光剥离器又因其剥除包层光的效能在高功率光纤激光器中属于最关键器件之一。

目前，高功率全光纤激光系统中采用的光纤一般为双包层光纤，由于增益光纤对于泵浦光吸收有限，因此在其末端会有残余泵浦光存在，同时光纤熔接点的非完美熔接与光纤输出端的背向反射也会进一步导致包层光的产生，这些包层光会导致输出激光的光束质量的劣化，并降低整个系统的稳定性，针对这一情况便需要使用包层光剥离器(CladdingPower Stripper，简称CPS)对包层光进行剥离。

为了防止剥除的包层光辐射到其他临近光纤器件，造成安全隐患，同时为了防止外界干扰对其产生较大影响以及灰尘等杂物落在其上导致温升从而损坏整个系统，高功率光纤激光器中的CPS一般均具有外封装壳体。首先，壳体可以保护剥离区域免受外界影响，其次，封装壳体可以将被剥除的包层光吸收转化为热能，然后通过热传导散热方式将其带走，保证高功率全光纤激光系统的稳定性与可靠性。

现阶段，光纤激光器中的CPS常用封装结构为光纤外装石英玻璃管，同时依赖固定装置将其固定在长方体铝制壳体内部。此类结构在激光系统以较高功率运转时会导致散热能力无法支撑，从而使得热能在CPS中累积，产生安全隐患，并且影响整个激光系统的可靠性与稳定性，不利于激光系统长时间稳定运转。为了保证CPS的散热能力，从而保证激光系统的稳定运转，可以修改外壳体结构，增强散热能力。

CPS的热管理包括CPS光纤和CPS封装壳体的热管理两部分内容。目前，大部分关于CPS的研究集中在CPS光纤的热管理方面，即通过创新和改进剥光工艺改善CPS光纤的发热情况，提升CPS的功率剥除能力。例如，沿光的传播方向上，使用折射率递增的多种光学胶水依序涂覆于光纤包层，或通过控制化学腐蚀时间，使光纤包层表面的毛化程度由浅及深变化，或将两者相结合，使得包层光按照数值孔径(NA)大小逐级剥除，防止CPS在较短的距离内大量泄漏功率造成局部过热。对于CPS封装壳体的热管理研究，相对来说关注较少。至今公开报导的百W级及以上剥除功率的CPS，大多数是通过直接水冷封装壳体的方式进行释热，鉴于循环冷却水会极大地增加系统的体积和质量，不符合激光光源小型化和无水冷却的要求，因此，器件封装实现被动冷却的研究势在必行。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高功率光纤激光器使用的包层光剥离器封装壳体，相比于传统的水冷封装壳体，本发明的壳体结构能够更加充分地利用强制风冷进行散热，增强散热能力，提高承受功率。

本发明还提供上述高功率光纤激光器使用的包层光剥离器封装壳体的应用。

本发明的技术方案如下：

一种高功率光纤激光器使用的包层光剥离器封装壳体，包括底部热沉、连通热沉和翅片，其中，底部热沉上均匀并排设置有翅片，翅片之间同轴设置有连通热沉，翅片和连通热沉之间设置有贯穿通孔。