CN207908739U - 一种高功率光纤耦合器封装结构件 - Google Patents

Abstract

一种高功率光纤耦合器封装结构件。其包括上部固定结构件、下部导光结构件和导光晶体块；导光晶体块为半圆柱体形结构；上部固定结构件为长方体形结构，底面中部沿长度方向凹陷形成有一列凹槽；下部导光结构件和上部固定结构件的结构相同且互为镜像关系，上部固定结构件覆盖在下部导光结构件的表面；导光晶体块固定在下部导光结构件的D形中心内凹槽内。本实用新型优点：上部固定结构件和下部导光结构件的内部微结构均采用D形凹槽，能够充分地满足高功率光纤耦合器锥体均匀散热的需求。由于导光晶体块的半圆柱体形结构设计和高透过率，因此有利于高功率光纤耦合器传输过程中将漏出的泵浦激光快速地通过导光晶体块均匀地导出。

Description

一种高功率光纤耦合器封装结构件

技术领域

本实用新型属于光纤耦合器封装技术领域，尤其是涉及一种高功率光纤耦合器封装结构件。

背景技术

在高功率泵浦激光运行条件下，对高功率光纤耦合器能否实现快速散热和均匀散热提出了高标准要求。在高功率泵浦激光运行条件下，主要由输入光纤和输出光纤构成的高功率光纤耦合器锥体会有部分泵浦光源散射到封装体内部微结构上，从而对高功率光纤耦合器封装体内槽微结构提出了高精度要求。因此只有对高功率光纤耦合器封装体内槽微结构合理定义和组合，才能从根本上提高光功率光纤耦合器快速散热和均匀散热能力及可靠性指标。

公开号为CN102043249 A的中国专利申请中公开了一种光纤合束器的封装结构和封装方法。其是将高功率光纤耦合器锥体固定在基板上，将固定好的高功率光纤耦合器放入圆管内固定，固定好后的圆管封装体再封入金属壳体内部。虽然该结构具有能够提高高功率光纤耦合器的工作稳定性、散热好等特点，但是此技术工艺操作及处理较复杂，如何实现高功率光纤耦合器快速散热没有具体描述。

公开号为CN103424807A的中国专利申请中公开了一种光纤耦合器封装体、封装体阵列及光纤耦合器用粘合剂。其将高功率光纤耦合器的两端应用粘合剂固定于玻璃长条构成的长条基板而形成光纤耦合器封装体。此技术的优点是操作简单，并且能够避免浪费并可提高器件可靠性，但此工艺技术在如何在高功率泵浦激光环境下实现均匀散热也没有描述。

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高功率光纤耦合器封装结构件。

为了达到上述目的，本实用新型提供的高功率光纤耦合器封装结构件包括上部固定结构件、下部导光结构件和导光晶体块；其中导光晶体块为半圆柱体形结构；上部固定结构件为长方体形结构，底面中部沿长度方向凹陷形成有一列凹槽，其中中间部位为D形中心内凹槽，最外侧是两个D形螺纹内凹槽，每个D形螺纹内凹槽和D形中心内凹槽之间为一个D形内凹槽小台阶，高功率光纤耦合器锥体上的输入光纤和输出光纤分别固定在两个D形内凹槽小台阶上，并且输入光纤和输出光纤的外端分别通过两个D形螺纹内凹槽向外引出；上述所有凹槽的中心轴线位于同一条直线，同时D形中心内凹槽、D形螺纹内凹槽和D形内凹槽小台阶的内径依次减小；下部导光结构件和上部固定结构件的结构相同且互为镜像关系，上部固定结构件覆盖在下部导光结构件的表面；导光晶体块固定在下部导光结构件的D形中心内凹槽内；上部固定结构件和下部导光结构件的接触面利用密封胶密封。

所述的上部固定结构件和下部导光结构件上D形内凹槽小台阶和D形中心内凹槽的表面粗糙度为可辩加工痕迹方向Ra0.8。

本实用新型提供的高功率光纤耦合器封装结构件具有以下优点：

1)上部固定结构件和下部导光结构件的内部微结构均采用D形凹槽，由于高功率光纤耦合器锥体的散热方向为泵浦激光传输方向的纵向360度方向，上部固定结构件和下部导光结构件组合后形成闭合的圆形内腔，能够充分地满足高功率光纤耦合器锥体均匀散热的需求。

2)高功率光纤耦合器锥体上的输入光纤和输出光纤分别固定在上部固定结构件的两个D形内凹槽小台阶上，由于D形内凹槽小台阶采用D型结构，这种结构在封装时由于高功率光纤耦合器锥体重力的原因很容易将高功率光纤耦合器锥体放置并固定在上部固定结构件的中间位置，这样有利于提高本高功率光纤耦合器封装结构件的散热均匀性。

3)导光晶体块是镶嵌在下部导光结构件的D形中心内凹槽内部，由于导光晶体块的半圆柱体形结构设计和高透过率，因此有利于高功率光纤耦合器传输过程中将漏出的泵浦激光快速地通过导光晶体块均匀地导出至下部导光结构件的D形中心内凹槽中，再通过下部导光结构件的热传导将热能快速导出，因此能够提高整体封装结构件的可靠性。

附图说明

图1为底面朝上时本实用新型提供的高功率光纤耦合器封装结构件中上部固定结构件结构示意图。

图2为本实用新型提供的高功率光纤耦合器封装结构件中下部导光结构件和导光晶体块组装状态示意图。

图3为本实用新型提供的高功率光纤耦合器封装结构件中导光晶体块结构示意图。

图4为本实用新型提供的高功率光纤耦合器封装结构件中上部固定结构件封装示意图。

图5为本实用新型提供的高功率光纤耦合器封装结构件整体封装示意图。

图6为高功率光纤耦合器锥体示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1—图6所示，本实用新型提供的高功率光纤耦合器封装结构件包括上部固定结构件1、下部导光结构件2和导光晶体块3；其中导光晶体块3为半圆柱体形结构；上部固定结构件1为长方体形结构，底面中部沿长度方向凹陷形成有一列凹槽，其中中间部位为D形中心内凹槽4，最外侧是两个D形螺纹内凹槽5，每个D形螺纹内凹槽5和D形中心内凹槽4之间为一个D形内凹槽小台阶6，高功率光纤耦合器锥体上的输入光纤7和输出光纤8分别固定在两个D形内凹槽小台阶6上，并且输入光纤7和输出光纤8的外端分别通过两个D形螺纹内凹槽5向外引出；上述所有凹槽的中心轴线位于同一条直线，同时D形中心内凹槽4、D形螺纹内凹槽5和D形内凹槽小台阶6的内径依次减小；下部导光结构件2和上部固定结构件1的结构相同且互为镜像关系，上部固定结构件1覆盖在下部导光结构件2的表面；导光晶体块3固定在下部导光结构件2的D形中心内凹槽4内；上部固定结构件1和下部导光结构件2的接触面利用密封胶密封。

所述的上部固定结构件1和下部导光结构件2上D形内凹槽小台阶6和D形中心内凹槽4的表面粗糙度为可辩加工痕迹方向Ra0.8，目的是增强本实用新型提供的高功率光纤耦合器封装结构件表面对光的散射。

现将本实用新型提供的高功率光纤耦合器封装结构件的封装过程和使用方法阐述如下：组装时首先由工作人员利用折射率匹配UV光学胶将高功率光纤耦合器锥体上的输入光纤7和输出光纤8分别固定在上部固定结构件1的两个D形内凹槽小台阶6上，由于D形内凹槽小台阶6的内径小于D形螺纹内凹槽5和D形中心内凹槽4的内径，所以高功率光纤耦合器锥体的中间部位和外侧部位处于悬空状态，有利于散热，以防止热能过于集中而烧毁高功率光纤耦合器锥体。然后利用密封胶将导光晶体块3固定在下部导光结构件2的D形中心内凹槽4内。之后将上部固定结构件1覆盖在下部导光结构件2的表面，接触面应用密封胶进行密封处理，再用螺丝将上部固定结构件1和下部导光结构件2固定在一起。最后利用环氧UV胶将上部固定结构件1和下部导光结构件2上D形螺纹内凹槽5的外端口密封住，由此完成高功率光纤耦合器封装结构件的整个封装过程。注意在封装过程中，由于高功率光纤耦合器锥体属于高能激光系列器件，所以需要对高功率光纤耦合器锥体的固定位置进行检测，观察是否有杂质。另外，本高功率光纤耦合器封装结构件只适合于封装能传输泵浦激光总功率在1500W以下的高功率光纤耦合器锥体，如果需要封装能够传输泵浦激光总功率1500W以上的高功率光纤耦合器锥体，则需要加大导光晶体块3的厚度，并在加厚部位添加水冷导管，采用间接水冷的方式进行散热。

使用时，由于上部固定结构件1和下部导光结构件2上的D形中心内凹槽4组合在一起而形成圆形内腔，从高功率光纤耦合器锥体上漏出的泵浦激光可以在该圆形内腔内360度均匀散热。同时导光晶体块3与下部导光结构件2上的D形中心内凹槽4紧密贴合，该导光晶体块3具有高热导性、高透光特性及宽透光波段(注：泵浦激光波长在900nm—1000nm，导光晶体透光波长：近中红外)等优点，因此能够将漏出的泵浦激光快速导出；此外由于导光晶体块3设计为半圆柱体形，同样能够提高高功率光纤耦合器锥体的散热均匀性。

Claims (2)

1.一种高功率光纤耦合器封装结构件，其特征在于：所述的高功率光纤耦合器封装结构件包括上部固定结构件(1)、下部导光结构件(2)和导光晶体块(3)；其中导光晶体块(3)为半圆柱体形结构；上部固定结构件(1)为长方体形结构，底面中部沿长度方向凹陷形成有一列凹槽，其中中间部位为D形中心内凹槽(4)，最外侧是两个D形螺纹内凹槽(5)，每个D形螺纹内凹槽(5)和D形中心内凹槽(4)之间为一个D形内凹槽小台阶(6)，高功率光纤耦合器锥体上的输入光纤(7)和输出光纤(8)分别固定在两个D形内凹槽小台阶(6)上，并且输入光纤(7)和输出光纤(8)的外端分别通过两个D形螺纹内凹槽(5)向外引出；上述所有凹槽的中心轴线位于同一条直线，同时D形中心内凹槽(4)、D形螺纹内凹槽(5)和D形内凹槽小台阶(6)的内径依次减小；下部导光结构件(2)和上部固定结构件(1)的结构相同且互为镜像关系，上部固定结构件(1)覆盖在下部导光结构件(2)的表面；导光晶体块(3)固定在下部导光结构件(2)的D形中心内凹槽(4)内；上部固定结构件(1)和下部导光结构件(2)的接触面利用密封胶密封。

2.根据权利要求1所述的高功率光纤耦合器封装结构件，其特征在于：所述的上部固定结构件(1)和下部导光结构件(2)上D形内凹槽小台阶(6)和D形中心内凹槽(4)的表面粗糙度为可辩加工痕迹方向Ra0.8。