CN207853162U - 超高功率光纤耦合器冷却模块结构 - Google Patents
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Abstract
一种超高功率光纤耦合器冷却模块结构。其包括主结构和副结构；主结构为由垂直板和水平板构成的L形板状结构；水平板表面中部两侧部位形成有内凹槽小台阶，两个内凹槽小台阶之间的部位为U形中心内凹槽；副结构由顶面和三个侧面构成，后端呈开口状，覆盖在主结构上水平板的表面。本实用新型优点：具有进出水结构设计，可以直接对超高功率光纤耦合器锥体结构实时进行散热。由于内凹槽小台阶的深度小于U形中心内凹槽的深度，使得超高功率光纤耦合器锥体与本冷却模块结构呈非接触状态，因此有利于增大从超高功率光纤耦合器锥体漏出的泵浦光在本冷却模块结构表面产生的散射，同时利用循环水的流动，以防止热能过于集中而烧毁超高功率光纤耦合器锥体。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤耦合器封装技术领域，尤其是涉及一种超高功率光纤耦合器冷却模块结构。
背景技术
高功率光纤耦合器作为高功率光纤激光器的核心元器件，国内外的制造厂商均已将高功率光纤耦合器模块设计成单一模块化的光纤器件。对超高功率光纤耦合器而言，如何提高其超高功率(2kW-100kW)运行的稳定性十分关键，特别是在超高功率运行条件下散热能力是制约超高功率光纤耦合器向前发展的绊脚石。超高功率光纤耦合器在高功率泵浦激光传输的条件下，主要由输入光纤和输出光纤组成的超高功率光纤耦合器锥体会产生一定的漏光，这部分漏光会使封装金属结构产生局部热量，随着局部热量的聚集，超高功率光纤耦合器锥体结构会产生光学参数变化，从而导致高功率光纤耦合器锥体烧毁。为了避免上述局部能量聚集现象的产生，有必要对高功率光纤耦合器冷却封装结构理念进行升华，突破之前高功率光纤耦合器冷却封装结构的束缚，采用新概念的冷却结构。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种超高功率光纤耦合器冷却模块结构。
为了达到上述目的，本实用新型提供的超高功率光纤耦合器冷却模块结构包括主结构和副结构；其中主结构为由垂直板和水平板构成的L形板状结构，垂直板的两侧部位分别形成有一个进水孔和一个出水孔；水平板的表面中部两侧部位分别向下凹陷形成有一个内凹槽小台阶，两个内凹槽小台阶之间的部位为U形中心内凹槽，并且U形中心内凹槽的深度大于内凹槽小台阶的深度，其中两个内凹槽小台阶分别用于设置超高功率光纤耦合器锥体中的输入光纤和输出光纤；副结构由顶面和三个侧面构成，后端呈开口状，覆盖在主结构上水平板的表面，并且主结构上的垂直板封堵在副结构的后端开口处；主结构和副结构之间的连接处利用密封胶密封。
所述的进水孔和出水孔的直径均为8mm。
所述的内凹槽小台阶和U形中心内凹槽的表面粗糙度为可辩加工痕迹方向Ra1.6。
本实用新型提供的超高功率光纤耦合器冷却模块结构具有以下优点：
1)具有进出水结构设计，可以直接对超高功率光纤耦合器锥体结构实时进行散热。通过流动的水循环系统，及时将超高功率光纤耦合器冷却模块结构内部的能量通过循环水流直接导出，可避免超高功率光纤耦合器局部能量聚集现象的产生。
2)由于内凹槽小台阶的深度小于U形中心内凹槽的深度，使得超高功率光纤耦合器锥体与本冷却模块结构呈非接触状态，因此有利于增大从超高功率光纤耦合器锥体漏出的泵浦光在本冷却模块结构表面产生的散射，同时利于循环水的流动，形成实时散热状态，以防止热能过于集中而烧毁超高功率光纤耦合器锥体。另外，可以减少循环水流的流动对超高功率光纤耦合器锥体结构的直接外力冲击，防止因为长期外力冲击对超高功率光纤耦合器锥体产生外力破坏。
3)本超高功率光纤耦合器冷却模块结构可以直接集成到高功率光纤激光器系统中，可在研制高功率光纤激光器时直接在水冷板上刻制相关凹槽，将高功率光纤激光器小型化，集成化。此种模块结构不仅可以将高功率光纤耦合器直接集成到高功率光纤激光器水冷板上，同时对于泵浦光源、增益介质(掺土光纤)、高能光栅等核心超高功率光纤元器件都可以直接采用类似封装模块结构，直接集成到高功率光纤激光器冷却系统中，最终可形成新概念小型化的高功率光纤激光器。
附图说明
图1为本实用新型提供的超高功率光纤耦合器冷却模块结构中主结构示意图。
图2为本实用新型提供的超高功率光纤耦合器冷却模块结构中副结构示意图。
图3为本实用新型提供的超高功率光纤耦合器冷却模块结构中主结构内部封闭示意图。
图4为本实用新型提供的超高功率光纤耦合器冷却模块结构整体封装示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的超高功率光纤耦合器冷却模块结构进行详细说明。
如图1—图2所示，本实用新型提供的超高功率光纤耦合器冷却模块结构包括主结构1和副结构2；其中主结构1为由垂直板3和水平板4构成的L形板状结构，垂直板3的两侧部位分别形成有一个进水孔5和一个出水孔6；水平板4的表面中部两侧部位分别向下凹陷形成有一个内凹槽小台阶7，两个内凹槽小台阶7之间的部位为U形中心内凹槽8，并且U形中心内凹槽8的深度大于内凹槽小台阶7的深度，其中两个内凹槽小台阶7分别用于设置超高功率光纤耦合器锥体中的输入光纤11和输出光纤12；副结构2由顶面9和三个侧面10构成，后端呈开口状，覆盖在主结构1上水平板4的表面，并且主结构1上的垂直板3封堵在副结构2的后端开口处；主结构1和副结构2之间的连接处利用密封胶密封。
所述的进水孔5和出水孔6的直径均为8mm。
所述的内凹槽小台阶7和U形中心内凹槽8的表面粗糙度为可辩加工痕迹方向Ra1.6，目的是增加冷却模块结构表面对光的散射。
现将本实用新型提供的超高功率光纤耦合器冷却模块结构的封装过程及工作原理阐述如下：如图3、图4所示，首先由工作人员利用折射率匹配UV光学胶将组成超高功率光纤耦合器锥体的输入光纤11的末端和输出光纤12分别固定在主结构1上两个内凹槽小台阶7的表面，然后将副结构2覆盖在主结构1的水平板4上，并使主结构1上的垂直板3封堵在副结构2的后端开口处，然后将主结构1和副结构2之间的接触面进行密封处理。最后利用环氧UV胶将内凹槽小台阶7的外端口密封住，封装完整的超高功率光纤耦合器冷却模块结构如图4所示。
使用时将进水孔5和出水孔6分别连接进出水管路，然后将纯净水通过进水管路经进水孔5提供给超高功率光纤耦合器冷却模块结构的内部，在高能泵浦激光传输条件下，利用上述流动的纯净水流直接将超高功率光纤耦合器锥体漏出的泵浦光产生的热量传递给纯净水，然后经出水孔6及出水管路向外排出，由此实时对超高功率光纤耦合器锥体进行冷却。在封装过程中，由于超高功率光纤耦合器锥体属于高能激光系列器件，所以需要对其设置位置进行检测，观察是否有杂质。本超高功率光纤耦合器冷却模块结构适用于封装能够传输泵浦激光总功率在2kW-100kW的超高功率光纤耦合器及高功率光纤激光器。另外，由于普通的水中含有一定杂质，时间久后输入光纤11和输出光纤12的表面及所有凹槽内部就有可能产生微生物吸附，所以冷却水必须要使用纯净水。
Claims (3)
1.一种超高功率光纤耦合器冷却模块结构，其特征在于：所述的超高功率光纤耦合器冷却模块结构包括主结构(1)和副结构(2)；其中主结构(1)为由垂直板(3)和水平板(4)构成的L形板状结构，垂直板(3)的两侧部位分别形成有一个进水孔(5)和一个出水孔(6)；水平板(4)的表面中部两侧部位分别向下凹陷形成有一个内凹槽小台阶(7)，两个内凹槽小台阶(7)之间的部位为U形中心内凹槽(8)，并且U形中心内凹槽(8)的深度大于内凹槽小台阶(7)的深度，其中两个内凹槽小台阶(7)分别用于设置超高功率光纤耦合器锥体中的输入光纤(11)和输出光纤(12)；副结构(2)由顶面(9)和三个侧面(10)构成，后端呈开口状，覆盖在主结构(1)上水平板(4)的表面，并且主结构(1)上的垂直板(3)封堵在副结构(2)的后端开口处；主结构(1)和副结构(2)之间的连接处利用密封胶密封。
2.根据权利要求1所述的超高功率光纤耦合器冷却模块结构，其特征在于：所述的进水孔(5)和出水孔(6)的直径均为8mm。
3.根据权利要求1所述的超高功率光纤耦合器冷却模块结构，其特征在于：所述的内凹槽小台阶(7)和U形中心内凹槽(8)的表面粗糙度为可辩加工痕迹方向Ra 1.6。
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| CN201820252275.8U CN207853162U (zh) | 2018-02-12 | 2018-02-12 | 超高功率光纤耦合器冷却模块结构 |
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|---|---|---|---|---|
| CN112987182A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-06-18 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 光纤合束器及光纤激光器 |
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2018
- 2018-02-12 CN CN201820252275.8U patent/CN207853162U/zh active Active
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