一种光纤激光器、散热方法技术

本发明专利技术涉及激光器技术领域，具体而言，涉及一种光纤激光器、散热方法。光纤激光器包括依次连接的第一抽运光耦合组件、光纤谐振腔、第二抽运光耦合组件和输出装置；光纤谐振腔包括依次连接的高反射率光栅、增益光纤和低反射率光栅；高反射率光栅与增益光纤之间设置有第一熔接点；低反射率光栅与增益光纤之间设置有第二熔接点；第一熔接点和/或第二熔接点的两端分别设置有热沉材料；增益光纤穿过热沉材料的通孔；热沉材料的底端设置有散热装置。本发明专利技术通过在第一熔接点和/或第二熔接点的两端设置热沉材料，使增益光纤穿入热沉材料的通孔内部，可实现光纤激光器内部的高效导热效果，从而提高了光纤激光器的可靠性和可承载功率。而提高了光纤激光器的可靠性和可承载功率。而提高了光纤激光器的可靠性和可承载功率。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤激光器、散热方法


[0001]本专利技术涉及激光器
，具体而言，涉及一种光纤激光器、散热方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，高功率光纤激光器的功率指标在不断的提升，万瓦级技术已近成熟。在高功率光纤激光器中，光纤的散热是一项至关重要的技术，其制约着光纤激光器的输出功率和可靠性。
[0003]目前，光纤的散热是采用贴水冷板通过水冷散热的方式实现。然而，由于光纤的外形为圆柱形，接触面积有限，因此散热效果并不理想。
[0004]此外，在高功率光纤激光器内部光路系统中，光纤的熔接是至关重要的工艺之一。尤其是在谐振腔搭建的光纤熔接处，有万瓦以上的包层光传输，在熔接处的涂层剥口处会有废热产生，导致光纤涂层发热。同样，在一些高功率的关键器件(如泵浦信号合束器，光纤激光光缆(QBH)等器件)，光纤的端头涂层都有较高温度。而现有技术中还没有在光纤激光器系统内部熔接点和器件内部的光纤的有效散热方法。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种光纤激光器，通过在第一熔接点和/或第二熔接点的两端设置热沉材料，使增益光纤穿入热沉材料的通孔内部，可以有效散热，解决了现有技术中存在的激光器内部光纤熔接处和器件内部熔接处容易废热烧毁的问题，提高了光纤激光器的可靠性和可承载功率。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种散热方法，相较于传统的金属水冷贴合散热方法，该散热方法能够达到很好的导光散热效果，从而提高了光纤激光器的可靠性。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种光纤激光器，如图1所示，所述光纤激光器包括依次连接的第一抽运光耦合组件、光纤谐振腔、第二抽运光耦合组件和输出装置。
[0010]其中，如图2所示，所述光纤谐振腔包括依次连接的高反射率光栅、增益光纤和低反射率光栅。
[0011]如图2所示，所述高反射率光栅与所述增益光纤之间设置有第一熔接点；所述低反射率光栅与所述增益光纤之间设置有第二熔接点。如图3和图4所示，所述第一熔接点和/或所述第二熔接点的两端分别设置有热沉材料；所述增益光纤穿过所述热沉材料的通孔。
[0012]所述热沉材料的底端设置有散热装置。优选地，所述散热装置与所述热沉材料相贴合。
[0013]传输高功率时，尤其是需要超高功率的包层抽运光通过熔接进入谐振腔，谐振腔内部的搭建熔接，在熔接点的光纤涂层剥口处会有废光导致涂层局部发热。为了解决该问题，本专利技术在第一熔接点和/或第二熔接点的两端分别设置了具有通孔结构的热沉材料，并
使增益光纤穿过热沉材料的通孔内，热沉材料贴合有散热装置，由于热沉材料具有高导热性，可实现光纤涂层的高效导热效果，可使第一熔接点和/或第二熔接点附近温度控制在小于50℃的安全范围。
[0014]本专利技术提供的光纤激光器解决了现有技术中存在的激光器内部光纤熔接处和器件内部熔接处容易废热烧毁的问题(在实现高功率输出时，在熔接处存在熔接损耗会导致熔点附近的光纤及涂层发热)，能够有效降低光纤激光器内部的温度，从而提高了光纤激光器的可靠性和可承载功率。
[0015]在本专利技术一些具体的实施方式中，可以在所述第一熔接点的两端设置热沉材料，也可以在所述第二熔接点的两端设置热沉材料，还可以同时在所述第一熔接点和所述第二熔接点的两端分别同时设置热沉材料。
[0016]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述散热装置设置在所述光纤谐振腔的底端，并与所述热沉材料相贴合。
[0017]优选地，所述第一抽运光耦合组件和所述光纤谐振腔之间设置有第三熔接点，所述第三熔接点的两端分别设置有所述热沉材料，设置在所述第一抽运光耦合组件和所述光纤谐振腔之间的所述增益光纤穿入所述热沉材料的所述通孔内，且所述热沉材料的底端与所述散热装置相连接。
[0018]在所述第三熔接点的两端设置所述热沉材料，能够进一步提高光纤激光器的内部散热效果，从而提高光纤激光器的可靠性。
[0019]优选地，所述第二抽运光耦合组件和所述光纤谐振腔之间设置有第四熔接点，所述第四熔接点的两端分别设置有所述热沉材料，设置在所述第二抽运光耦合组件和所述光纤谐振腔之间的所述增益光纤穿入所述热沉材料的所述通孔内，且所述热沉材料的底端与所述散热装置相连接。
[0020]在所述第四熔接点的两端设置所述热沉材料，能够更进一步提高光纤激光器的内部散热效果，从而进一步提高光纤激光器的可靠性。
[0021]在本专利技术一些具体的实施方式中，如图5所示，所述散热装置设置在所述第一抽运光耦合组件、所述光纤谐振腔和所述第二抽运光耦合组件的底端，并与各处的所述热沉材料相贴合。
[0022]抽运光耦合进入所述光纤谐振腔需要通过光纤熔接的方式，抽运光耦合进入所述光纤谐振腔熔接时会在熔接点附近的裸纤剥口(即光纤涂层剥口)处产生废热，当抽运光功率较高时，剥口(即光纤涂层剥口)附近的温度会较高。因此，本专利技术通过在第三熔接点和第四熔接点的两端设置所述热沉材料，该热沉材料能给光纤涂层剥口附近的局部高热区域散热。
[0023]优选地，所述增益光纤在靠近所述第一熔接点的两侧分别设置有第一光纤涂层剥口，所述热沉材料与所述第一光纤涂层剥口之间的距离小于0.5mm，包括但不限于0.45mm、0.4mm、0.35mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm、0.08mm、0.05mm、0.03mm、0.01mm、0.001mm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0024]更优选地，所述热沉材料与所述第一光纤涂层剥口之间的距离为0.01mm～0.4mm。
[0025]优选地，所述增益光纤在靠近所述第二熔接点的两侧分别设置有第二光纤涂层剥口，所述热沉材料与所述第二光纤涂层剥口之间的距离小于0.5mm，包括但不限于0.45mm、
0.4mm、0.35mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm、0.08mm、0.05mm、0.03mm、0.01mm、0.001mm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0026]更优选地，所述热沉材料与所述第二光纤涂层剥口之间的距离为0.01mm～0.4mm。
[0027]优选地，所述增益光纤在靠近所述第三熔接点的两侧分别设置有第三光纤涂层剥口，所述热沉材料与所述第三光纤涂层剥口之间的距离小于0.5mm，包括但不限于0.45mm、0.4mm、0.35mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm、0.08mm、0.05mm、0.03mm、0.01mm、0.001mm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0028]更优选地，所述热沉材料与所述第三光纤涂层剥口之间的距离为0.01mm～0.4mm。
[0029]优选地，所述增益光纤在靠近所述第四熔接点的两侧分别设置有第四光纤涂层剥口，所述热沉材料与所述第四光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤激光器，其特征在于，所述光纤激光器包括依次连接的第一抽运光耦合组件、光纤谐振腔、第二抽运光耦合组件和输出装置；其中，所述光纤谐振腔包括依次连接的高反射率光栅、增益光纤和低反射率光栅；所述高反射率光栅与所述增益光纤之间设置有第一熔接点；所述低反射率光栅与所述增益光纤之间设置有第二熔接点；所述第一熔接点和/或所述第二熔接点的两端分别设置有热沉材料；所述增益光纤穿过所述热沉材料的通孔；所述热沉材料的底端设置有散热装置。2.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述第一抽运光耦合组件和所述光纤谐振腔之间设置有第三熔接点，所述第三熔接点的两端分别设置有所述热沉材料，设置在所述第一抽运光耦合组件和所述光纤谐振腔之间的所述增益光纤穿入所述热沉材料的所述通孔内，且所述热沉材料的底端与所述散热装置相连接。3.根据权利要求2所述的光纤激光器，其特征在于，所述第二抽运光耦合组件和所述光纤谐振腔之间设置有第四熔接点，所述第四熔接点的两端分别设置有所述热沉材料，设置在所述第二抽运光耦合组件和所述光纤谐振腔之间的所述增益光纤穿入所述热沉材料的所述通孔内，且所述热沉材料的底端与所述散热装置相连接。4.根据权利要求3所述的光纤激光器，其特征在于，所述增益光纤在靠近所述第一熔接点的两侧分别设置有第一光纤涂层剥口，所述热沉材料与所述第一光纤涂层剥口之间的距离小于0.5mm；优选地，所述增益光纤在靠近所述第二熔接点的两侧分别设置有第二光纤涂层剥口，所述热沉材料与所述第二光纤涂层剥口之间的距离小于0.5mm；优选地，所述增益光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海军，张秀娟，杨伟，刘江，
申请(专利权)人：北京热刺激光技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：