CN205583363U - 一种适用于高功率半导体激光光纤耦合模块的光纤冷却头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于高功率半导体激光光纤耦合模块的光纤冷却头，该方案包括有外筒和套在外筒内的内腔；内腔包括有支撑部和轴心；支撑部设置在轴心外侧且与外筒内壁连接；轴心为空心通道；轴心的一端内设置有耦合光纤，另一端设置有光纤接头；轴心与外筒之间的区域为散热通道；散热通道的方向与耦合光纤的方向一致；外筒上设置有与散热通道连通的进水口和出水口。该方案具有结构紧凑、灵活性强、集成度高、易于维修更换的优点。

Description

一种适用于高功率半导体激光光纤耦合模块的光纤冷却头

技术领域

本实用新型涉及的是激光技术应用领域，尤其是一种适用于高功率半导体激光光纤耦合模块的光纤冷却头。

背景技术

半导体激光器由于具有电光效率高、体积小、可靠性高、成本低廉等优点而在材料加工、生物医疗、军事防御和泵浦抽运固体激光等方面具有明显的应用优势，近年来得到迅速发展及广泛应用，特别是高亮度、高功率光纤耦合输出半导体激光器作为光纤激光器的泵浦源，其性能水平制约着光纤激光器功率输出，因此，研究高可靠性的高功率光纤耦合输出半导体激光器对高能光纤激光器的发展具有重要意义。

在光纤耦合输出系统中，光纤耦合端功率密度极高（如芯径200μm输出500W时，功率密度高达1.68MW/cm²），不符合耦合条件的光极易损坏光纤端帽，在高功率耦合系统中尤为严重。因此，国际上从事半导体激光器光纤输出模块研制的各大厂家，如日本三菱公司、德国LIMO及瑞典Opskand公司均开发了各具特色的光纤耦合冷却头，如D80、QBH等。该类产品均为垄断产品。在DL模块研制中，几乎所有厂家都使用了这些产品，但存在两个主要问题：

（1）光纤冷却头一般是独立采购单元，独立通水，类似外挂了一个器件，导致其和模块的集成度不高。

（2）一旦出现问题，用户很被动。由于外商的技术保护，国内无法修复，必须返回原厂进行维修，周期较长。

实用新型内容

本实用新型的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种适用于高功率半导体激光光纤耦合模块的光纤冷却头的技术方案，该方案具有结构紧凑、灵活性强、集成度高、易于维修更换的优点。

本方案是通过如下技术措施来实现的：

一种适用于高功率半导体激光光纤耦合模块的光纤冷却头，包括有外筒和套在外筒内的内腔；内腔包括有支撑部和轴心；支撑部设置在轴心外侧且与外筒内壁连接；轴心为空心通道；轴心的一端内设置有耦合光纤，另一端设置有光纤接头；轴心与外筒之间的区域为散热通道；散热通道的方向与耦合光纤的方向一致；外筒上设置有与散热通道连通的进水口和出水口。

作为本方案的优选：轴心为高导热材料。

作为本方案的优选：光纤接头上设置有与耦合接头相匹配的螺纹。

作为本方案的优选：散热通道的形状为圆柱形或V形槽。

作为本方案的优选：本装置能够与耦合模块连接；入水管和出水管与耦合模块的冷却水回路连通。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中光纤耦合输出模块与光纤冷却头部件的一体化设计与集成，采用共用水路连通耦合模块和光纤冷却头，具有结构紧凑、选择灵活、集成度高的优点；该光纤冷却头结构简单，采用多路大通道水冷散热，对冷却水要求低，可使用光纤耦合模块冷却水，散热效率高；该光纤冷却头散热效能可通过改变散热通道的数量和尺寸，因此可针对不同功率模块的散热要求可进行结构优化，灵活性更强；该光纤冷却头直接固定在模块外壳上，与模块主体的固定采用螺纹紧固后再使用结构胶加固，保证了系统可靠性，易于系统的集成化和小型化，提高了系统的可移动性；更重要的是，该光纤冷却头可根据应用需要随时修改及自主加工，不依赖进口产品，可最大限度保证研制进度。

由此可见，本实用新型与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本实用新型与耦合模块连接时的使用的结构示意图。

图2为本实用新型单独使用的结构示意图。

图3为图1中A-A面的剖视图。

图中，1为光纤接头，2为轴心，3为内腔，4为外筒，5为焊接封口，6为出水口，7为进水口，8为支撑部，9为水嘴。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本方案包括有外筒和套在外筒内的内腔；内腔包括有支撑部和轴心；支撑部设置在轴心外侧且与外筒内壁连接；轴心为空心通道；轴心的一端内设置有耦合光纤，另一端设置有光纤接头；轴心与外筒之间的区域为散热通道；散热通道的方向与耦合光纤的方向一致；外筒上设置有与散热通道连通的进水口和出水口。轴心为高导热材料。光纤接头上设置有与耦合接头相匹配的螺纹。散热通道的形状为圆柱形或V形槽。本装置能够与耦合模块连接；入水管和出水管与耦合模块的冷却水回路连通。

实施例1：

如图1所示光纤冷却头和模块一体化加工，使用螺纹将光纤冷却头水路固定到模块外壳上，在模块外壳上留有与冷却头进水口与出水口匹配的水路接口，光纤冷却头水路与模块水路通过防水压圈紧密联通。冷却水先流经模块水路对激光器芯片进行冷却，后通过进水口进入冷却头内腔，流过内腔散热通道对目标光纤进行冷却，最后水流通过出水口返回光纤耦合模块冷却水回水水路，完成对系统中激光器和光纤的冷却，该方式使系统结构更加紧凑、简单。

实施例2：

结合图2说明该实施方式。该实施方式与实施例1的不同之处在于，本实施例中光纤冷却头单独通水，可作为一个零部件单独使用，对所使用的冷却水要求更低。该方案的水嘴设置在进水口和入水口上，采用快接接头，易于快速转接。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (4)

1.一种适用于高功率半导体激光光纤耦合模块的光纤冷却头，其特征是：包括有外筒和套在外筒内的内腔；所述内腔包括有支撑部和轴心；所述支撑部设置在轴心外侧且与外筒内壁连接；所述轴心为空心通道；所述轴心的一端内设置有耦合光纤，另一端设置有光纤接头；所述轴心与外筒之间的区域为散热通道；所述散热通道的方向与耦合光纤的方向一致；所述外筒上设置有与散热通道连通的进水口和出水口。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高功率半导体激光光纤耦合模块的光纤冷却头，其特征是：所述轴心为高导热材料。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高功率半导体激光光纤耦合模块的光纤冷却头，其特征是：所述光纤接头上设置有与耦合接头相匹配的螺纹。

4.根据权利要求1所述的一种适用于高功率半导体激光光纤耦合模块的光纤冷却头，其特征是：所述散热通道的形状为圆柱形或V形槽。