一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及属于光纤激光器领域，涉及一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置。现有的散热装置结构复杂，在长时间工作时双包层光纤光栅容易断裂。本实用新型专利技术提供的一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置，包括壳体和设置在壳体内的双包层光纤光栅，其特征在于：还包括内芯，所述的内芯内嵌套所述的双包层光纤光栅，所述的壳体套设在所述的内芯外。本实用新型专利技术的散热装置采用嵌套式结构组成，内芯采用低膨胀系数的硅铝合金材料制成，壳体采用高导热率的铝合金或铜合金材料制成，不仅能保证热量的快速散出，同时封装结构简单，双包层光纤光栅不易断裂。

A Heat Dissipator for Double Cladding Fiber Bragg Grating Used in High Power Fiber Laser

The utility model relates to the field of fiber laser, and relates to a heat dissipation device of double clad fiber grating for high power fiber laser. The structure of the existing radiator is complex, and the double cladding fiber grating is easy to break when it works for a long time. The utility model provides a heat dissipation device for a double-clad fiber Bragg grating used for high power fiber laser, which comprises a shell and a double-clad fiber Bragg grating arranged in the shell, and is characterized in that the inner core is also included, and the inner core is embedded with the double-clad fiber Bragg grating, and the shell is arranged outside the inner core. The heat dissipation device of the utility model is composed of a nested structure, the inner core is made of low expansion coefficient silicon-aluminium alloy material, and the shell is made of high thermal conductivity aluminium alloy or copper alloy material. The heat dissipation can be ensured quickly, and the packaging structure is simple, and the double-clad fiber grating is not easy to break.

【技术实现步骤摘要】
一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置
本技术属于光纤激光器领域，特别是涉及光纤激光器用双包层光纤光栅的散热，具体指一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置。
技术介绍
目前高功率光纤激光器已经开始进入各行业领域，高功率光纤激光器在切割、焊接、热处理以及激光打标、激光雕刻、激光医疗设备和仪器等方面的发展具有巨大的市场潜力，甚至十万瓦级别光纤激光器美国IPG公司已经进入军事武器装备领域用途。随着高功率半导体激光器泵浦、双包层光纤制作工艺及双包层光纤光栅制作工艺的发展，光纤激光器的输出功率水平快速提升，单根光纤的输出已经达到了万瓦级水平，并在高精度激光加工、激光医疗、光通信及国防等领域获得了广泛应用。双包层光纤光栅是高功率光纤激光器的关键技术之一，通常采用一对分别具有高反射率和低反射率的双包层光纤光栅作为高功率光纤激光器的谐振腔，其中高反射率的双包层光纤光栅作为反射端，具有很高的热量损失。对于高功率光纤激光器来说，一般有15%的能量损耗，这部分能量损耗会转化为热量损伤双包层光纤光栅。正常工作情况下，双包层光纤光栅需要在85℃下才能进行长时间连续工作，因此双包层光纤光栅在作为光纤激光器的谐振腔使用时，需要对高功率双包层光纤光栅进行散热封装。专利号CN201110264460.1公开了一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的封装装置，它是将双包层光纤光栅裸纤封装在一个金属管壳内，在金属管壳中灌封有折射率匹配液，热量通过光纤光栅后由折射率匹配液将热量散出，然而由于光纤光栅工作时会产生大量的热量，长时间工作状态下折射率匹配液会存在蒸发现象，影响器件的使用寿命；同时由于光纤光栅的膨胀系数较小，金属管壳的膨胀系数较大，由于两种材料膨胀系数相差太大，高温情况下使得光纤光栅容易断裂。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置，其由低膨胀系数的内芯和高导热率的壳体嵌套式装配组成，可以满足高功率光纤激光器在长时间高温情况下双包层光纤光栅热量的散出，保证双包层光纤光栅的稳定工作。为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置，包括壳体和设置在壳体内的双包层光纤光栅，其特征在于：还包括内芯，所述的内芯内嵌套所述的双包层光纤光栅，所述的壳体套设在所述的内芯外。上述内芯为筒状或槽状结构。上述的壳体内开设有容纳所述内芯的芯槽，所述的内芯设置在所述的芯槽内。上述的双包层光纤光栅和内芯之间、内芯和芯槽之间均设置有导热硅脂或导热硅胶。上述的壳体由壳底和壳盖组成，所述的芯槽设置在所述的壳底或壳盖上。上述芯槽的横截面外形与内芯的横截面外形相同。上述内芯的一端部设置有注胶槽或注胶孔。上述壳底或壳盖的中部径向设置有沉槽或槽孔与所述的芯槽连通。上述的内芯由低膨胀系数材料制成。上述的壳体由高导热率材料制成。上述的低膨胀系数材料优选的采用硅铝合金。上述的高导热率材料优选的采用铝合金或铜合金。本技术相对于现有技术，具有如下的优点和效果。1、本技术采用低膨胀系数材料的内芯和高导热率材料的壳体嵌套式封装结构，以低膨胀系数材料作为内芯将双包层光纤包裹住，内芯和包裹的双包层光纤光栅共同嵌套在高导热率材料的壳体中，当高功率光纤激光器在工作时，双包层光纤光栅产生高温，依次通过内芯和壳体传导散热。对于高功率光纤激光器来说，15%功率损耗会转化为热量散出，当双包层光纤光栅发热时，整个封装结构会受热膨胀，此时包裹双包层光纤光栅的内芯由于膨胀系数较低，因此不会对双包层光纤光栅产生较大的拉力，使得双包层光纤光栅在高温工作时不宜断裂；而外壳采用高导热材料制成，使得双包层光纤光栅的热量能快速散出，保证双包层光纤光栅的稳定工作。2、散热装置采用嵌套式结构组成，封装结构简单，并且内芯采用低膨胀系数的硅铝合金材料制成，壳体采用高导热率的铝合金或铜合金材料制成，由于内芯材料用料较少，因此使得整个散热装置的成本低廉，易于批量化生产。附图说明图1是实施例1爆炸结构示意图。图2是实施例1装配结构示意图。图3是实施例1壳底横截面结构示意图。图4是实施例1内芯横截面结构示意图。图5是实施例2爆炸结构示意图。图6是实施例2装配结构示意图。图7是实施例2壳底横截面结构示意图。图8是实施例2内芯横截面结构示意图。图9是实施例3爆炸结构示意图。图10是实施例3装配结构示意图。图11是实施例3壳体横截面结构示意图。图12是实施例3内芯横截面结构示意图。图13是实施例4爆炸结构示意图。图14是实施例4装配结构示意图。图15是实施例4壳体横截面结构示意图。图16是实施例4内芯横截面结构示意图。图中，1-双包层光纤光栅、2-壳体、3-内芯、4-注胶槽、5-紧固螺丝、6-螺纹孔、7-通孔、8-沉槽、9-芯槽、10-U型通槽、11-光纤卡槽、12-注胶孔、13-槽孔，14-圆形通孔、15-圆形通槽、21-壳盖、22-壳底、91-上芯槽、92-下芯槽。具体实施方式下面参考附图和具体实施例来对本技术进行详细说明。在本技术的一个附图或一种实施例中描述的元素和特征可以与一个或更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本技术无关的、本领域普通技术人员已知的部件或处理的表示和描述。实施例1参见图1、图2。一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置，包括铝合金的壳体2和硅铝合金的内芯3，所述的壳体2由壳盖21和壳底22上下贴合组成一体，所述的内芯3设置在壳盖21和壳底22之间。所述的壳盖21和壳底22为平面板状结构，壳盖21和壳底22两侧上均设置有螺纹孔6，壳盖21和壳底22通过设置在螺纹孔6内的紧固螺丝5将内芯3固定壳盖21和壳底22之间，双包层光纤光栅1的光栅段嵌套在内芯3内，双包层光纤光栅光栅段两端的光纤延伸出壳体2的外部。参见图3。在所述的壳底22上表面横向开设有贯穿壳底22两端面的横截面为方型的芯槽9，在芯槽9中部的壳底22上纵向设置有沉槽8与所述的芯槽9相贯通，所述的内芯3嵌入在所述的芯槽9内，在沉槽8内填充有353ND胶水用于将内芯3和壳底22固定为一体，以防止热胀冷缩时内芯3移动出壳底22的芯槽9。为了便于双包层光纤光栅散热装置与热沉的固定，在芯槽9两侧的壳盖21和壳底22上还设置有用于散热装置的通孔7。参见图4。所述的内芯3为方型槽状结构，内芯3的长度与壳底22长度一致，内芯3的外形与壳底22上的芯槽9外形一致。内芯3上表面开设有贯穿内芯3前后端的U型通槽10，内芯3的一端部设置有与U型通槽10贯通的注胶槽4，双包层光纤光栅1的光栅段设置有U型通槽10内通过注入在注胶槽4内的导热硅胶将其固定，防止热胀冷缩时双包层光纤光栅1的光栅段移动出内芯3。为了便于双包层光纤光栅的热量散出，在U型通槽10和双包层光纤光栅的光栅段之间、内芯3和芯槽9之间还填充有一层导热硅脂。实施例2参见图5、图6。一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置，包括铜合金的壳2和硅铝合金的内芯3，所述的壳体2由壳底22和壳盖21组成，所述的内芯3设置在壳底22和壳盖21之间，壳盖21下表面和壳底22上表面通过胶水粘结贴合将内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置，包括壳体（2）和设置在壳体（2）内的双包层光纤光栅（1），其特征在于：还包括内芯（3），所述的内芯（3）内嵌套所述的双包层光纤光栅（1），所述的壳体（2）套设在所述的内芯（3）外。

【技术特征摘要】
1.一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置，包括壳体（2）和设置在壳体（2）内的双包层光纤光栅（1），其特征在于：还包括内芯（3），所述的内芯（3）内嵌套所述的双包层光纤光栅（1），所述的壳体（2）套设在所述的内芯（3）外。2.根据权利要求1所述的用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置，其特征在于：所述内芯（3）为筒状或槽状结构。3.根据权利要求1或2所述的用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置，其特征在于：所述的壳体（2）内开设有容纳所述内芯（3）的芯槽（9），所述的内芯（3）设置在所述的芯槽（9）内。4.根据权利要求3所述的用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置，其特征在于：所述的壳体（2）由壳底（22）和壳盖（21）组成，所述的芯槽（9）设置在所述的壳底（22）或壳盖（21）上。5.根据权利要求4所述的用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置，其特征在于：所述的双包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠志，韩植，王彬，
申请(专利权)人：西安盛佳光电有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61