FI125081B - Kotelo kuituoptiselle komponentille ja menetelmä sen valmistamiseksi - Google Patents
Kotelo kuituoptiselle komponentille ja menetelmä sen valmistamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI125081B FI125081B FI20115030A FI20115030A FI125081B FI 125081 B FI125081 B FI 125081B FI 20115030 A FI20115030 A FI 20115030A FI 20115030 A FI20115030 A FI 20115030A FI 125081 B FI125081 B FI 125081B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- support member
- fiber optic
- optic component
- housing
- thermal expansion
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 14
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 10
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 239000012858 resilient material Substances 0.000 claims description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 13
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 8
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000008642 heat stress Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
- G02B6/4439—Auxiliary devices
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
- G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
- G02B6/02171—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes
- G02B6/02176—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes due to temperature fluctuations
- G02B6/0218—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes due to temperature fluctuations using mounting means, e.g. by using a combination of materials having different thermal expansion coefficients
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
- G02B6/2558—Reinforcement of splice joint
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
- G02B6/4401—Optical cables
- G02B6/4429—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/46—Processes or apparatus adapted for installing or repairing optical fibres or optical cables
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06704—Housings; Packages
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49826—Assembling or joining
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Packages (AREA)
Description
Kotelo kuituoptiselle komponentille ja menetelmä sen valmistamiseksi
Keksinnön ala
Esillä oleva keksintö kohdistuu kuituoptisten komponenttien kotelointiin. Erityisemmin keksintö kohdistuu patenttivaatimusten 1 ja 11 johdanto-osien mukaiseen optisen kuidun koteloon ja valmistusmenetelmään.
Tekniikan taso
Kuitulaserit ovat kasvattaneet markkinaosuuttaan tavanomaisempiin lasereihin nähden monissa teollisuuden eri käyttökohteissa, joissa tarvitaan suuria optisen tehon tasoja työkappaleen käsittelemiseen. Kuitulaserien kasvava suosio aiheutuu niiden paremmasta hyötysuhteesta, laadukkaasta säteestä ja vähäisestä huoltotarpeesta.
Jotta kuitulaser kokonaisuutena toimisi luotettavasti, sen kuituoptiset komponentit, kuten pumppu tai signaalikytkimet, on tuotettava lujarakenteisina. Suuritehoisen kuitulaserin sisäpuolisiin kuituoptisiin komponentteihin saattaa kohdistua korkeita optisen säteilyn virtoja. Suurin osa optisesta säteilystä on suunniteltu komponentin lasirakenteen ohjaamaksi eteenpäin suuntautuen käytettäessä. Joissakin olosuhteissa kuituoptisesta komponentista saattaa kuitenkin vuotaa suhteellisen suuria optisen tehon tasoja komponentin mekaanisen kotelon sisäpuolelle. Esimerkiksi työkappaleesta takaisin heijastuva säteily saattaa ohjautua kuituoptiseen komponenttiin vastakkaisessa suunnassa verrattuna suuntaan, johon komponentti on suunniteltu ohjaamaan säteilyä. Tällainen kotelon sisäpuolinen vapaan tilan säteily absorboituu lopulta koteloon, mikä aiheuttaa kotelon kuumenemista.
Kun pyritään tuottamaan erittäin luotettava kuituoptinen komponentti, kotelo on suunniteltava siten, että kotelon kuumeneminen ei vahingoita komponenttia. Mahdollisen lämmitystehon tason arvioimiseksi voimme ottaa esimerkiksi lähtöteholtaan kW-luokkaa olevan kuitulaserin. Kun tällaista laseria käytetään erittäin heijastavan metallin, esimerkiksi kuparin, käsittelemiseen, huomattava osuus työkappaleeseen kohdistuvasta tehosta saattaa heijastua takaisin kuitulaseriin. Osa tästä takaisin heijastuneesta tehosta muuntuu lämmöksi komponentin kotelon sisäpuolella. Tällaisessa tilanteessa lämmitysteho saattaa siis olla 100 W:n luokkaa.
Kuituoptiseen komponenttiin kohdistuvan termisen rasituksen ei välttämättä tarvitse olla edellä kuvatulla tavalla säteilyn aiheuttama. Laserjärjestelmän lämpötila saattaa vaihdella kuljetuksen aikana kymmeniä asteita. Tämän tuloksena komponentti saattaa vikaantua, jos tällaisia lämpötilavaihteluja ei ole otettu huomioon komponentin kotelon suunnittelussa.
Metalleista valmistettuja koteloita käytetään usein kuituoptisten komponenttien kiinnittämiseen niihin. Kun määritetään tietyn metallin sopivuutta kotelomateriaaliksi, on otettava huomioon kaksi pääparametria. Ensimmäinen parametri on lämmönjohtavuus, joka määrittää, kuinka hyvin materiaali johtaa lämpöä pois lämpökuorman saapumiskohdasta. Toinen parametri on lämpölaajenemiskerroin, joka määrittää, kuinka paljon metalli laajenee, kun sitä kuumennetaan. Varsinainen kuituoptinen komponentti on yleensä valmistettu valukvartsista, jonka lämpölaajenemiskerroin on noin 5 - 10"7/K. Metallien lämpölaajenemiskertoimet ovat tyypillisesti vähintään kymmenen kertaa valukvartsin kerrointa suurempia. Näin ollen, jos kuituoptinen komponentti asennetaan jäykästi metallikoteloon, sen lämpeneminen pyrkii vetämään komponenttia ja rasittaa sitä. Koska kuituoptiset komponentit ovat usein erittäin herkkiä, tällainen rasitus saattaa rikkoa komponentin. Tätä vaikutusta voi yrittää vähentää käyttämällä metalliseoksia, joiden lämpölaajenemiskerroin on erittäin pieni, esimerkiksi invarterästä (FeNi36). Tällaisen seoksen lämmönjohtavuus on kuitenkin usein huomattavasti pienempi kuin esimerkiksi puhtaan kuparin tai alumiinin. Näin ollen näiden alhaisen lämpölaajenemiskertoimen tuottamaa etua yleensä heikentää niiden alhainen lämmönjohtavuus.
Julkaisussa US 6,942,399 ehdotetaan eräs ratkaisu, jossa kuvataan kuituoptinen liitin kahden optisen kuidun liittämiseksi. Julkaisun US 6,942,399 mukainen liitin käsittää vahvistuselimen (20), joka on koteloitu tukevasti sylinterimäisen elimen (50) sisään. Vahvistuselin (20) on valmistettu kovasta materiaalista, esimerkiksi kvartsista, keraamista tai invar-teräksestä, se on poikkileikkaukseltaan monikulmion muotoinen ja siinä on kuidun (30, 31) vastaanottava U-muotoinen ura (22). Kuitu (30, 31) on kiinnitetty uraan molemmista päistään adhesiiveilla (60). Vahvistuselimen (20) kuidun vastaanottava pinta (23) on pinnoitettu kromipinnoituksella, tinapinnoituksella tai nikkelipinnoituksella.
Ehdotettu rakenne ei kuitenkaan pysty tehokkaasti minimoimaan kuituoptiseen komponenttiin kohdistuvaa rasitusta, sillä vahvistuselin on valmistettu materiaalista, joka optisesta kuidusta peräisin olevaa hajasäteilyä vastaanotettuaan ei pysty siirtämään lämpöä pois kuidusta.
Keksinnön tarkoitus Näin ollen esillä olevan keksinnön tarkoitus on tuottaa kotelo kuituoptiselle komponentille, esimerkiksi optiselle kuidulle, jossa kuituoptiseen komponenttiin kohdistuva lämmöstä aiheutuva rasitus on minimoitu.
Yhteenveto
Keksinnön tarkoitus saavutetaan toisaalta uudentyyppisellä kuituoptisen komponentin kotelolla, joka käsittää ensimmäisen tukielimen, jolla on ensimmäinen lämpölaajenemiskerroin. Lisäksi kotelo käsittää toisen tukielimen, joka on kiinnitetty joustavasti ensimmäiseen tukielimeen ensimmäisen tukielimen lämpölaajenemisesta aiheutuvan rasituksen toiseen tukielimeen siirtymisen estämiseksi. Toinen tukielin käsittää pituussuuntaisen uran, joka on avoin vähintään toisen tukielimen toiselta puolelta kuituoptisen komponentin vastaanottamiseksi, jolloin toisen tukielimen tensiili lujuus on huomattavasti suurempi kuin kuituoptisen komponentin. Toisen tukielimen lämpö laajenemiskerroin on olennaisesti pienempi kuin ensimmäinen lämpö laajenemiskerroin, jolloin ensimmäinen tukielin on sovitettu siirtämään vapaan tilan säteilyn aiheuttamaan lämpöä. Toinen tukielin on valmistettu materiaalista, esimerkiksi kvartsista, joka on komponentissa käytettäviä aallonpituuksia läpäisevä.
Erityisemmin keksinnön mukaiselle kotelolle on tunnusmerkillistä se, mitä on mainittu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
Toisaalta tavoite saavutetaan uudenlaisella menetelmällä kuituoptisen komponentin kotelon tuottamiseksi, jossa menetelmässä järjestetään ensimmäinen ja toinen tukielin siten, että toisen tukielimen materiaalin lämpö laajenemiskerroin on olennaisesti pienempi kuin ensimmäisen tukielimen. Toinen tukielin on kiinnitetty joustavasti ensimmäiseen tukielimeen ja kuituoptinen komponentti on kiinnitetty toiseen tukielimeen. Toinen tukielin on valmistettu materiaalista, esimerkiksi kvartsista, joka on komponentissa käytettäviä aallonpituuksia läpäisevä.
Erityisemmin menetelmälle kuituoptisen komponentin kotelon tuottamiseksi keksinnön mukaisesti on tunnusmerkillistä se, mitä mainitaan patenttivaatimuksessa 11.
Esillä olevan keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Koska toisen tukielimen lämpö laajenemiskerroin on huomattavasti pienempi kuin ensimmäinen lämpölaajenemiskerroin, ensimmäisen tukielimen materiaali voidaan valita siten, että se haihduttaa tehokkaasti ensimmäisen tukielimen absorboimaa vapaan tilan säteilyn tuottamaa lämpöä. Kotelon lämpötilan nousu voidaan toisin sanoin minimoida, sillä ensimmäisen lämpö laajenemiskertoimen suuruusluokkaan ei kohdistu tiukkoja rajoituksia. Lisäksi ensimmäisen ja toisen tukielimen välinen joustava yhteys minimoi ensimmäisen tukielimen lämpölaajenemisen aiheuttaman rasituksen siirtymisen toiseen tukielimeen. Yhdistelmänä kotelo on sovitettu minimoimaan lämpenemisen aiheuttama rasitus kuituoptiselle komponentille. Esillä olevan keksinnön mukainen kotelointimenetelmä on myös varsin yksinkertainen ja helppo toteuttaa käytännössä. Mahdollisuus käyttää geometrioiltaan yksinkertaisia, suhteellisen edullisia materiaaleja sallii hinnaltaan edullisen, teollisesti käyttökelpoisen koteloinnin erittäin luotettaville komponenteille.
Piirustusten lyhyt kuvaus
Seuraavassa kuvataan esillä olevan keksinnön suoritusmuotoja viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa:
Kuvio 1 esittää räjäytyskuvaa keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesta optisen kuitukomponentin kotelosta, ja
Kuvio 2 esittää poikkileikkausnäkymänä kuvion 1 koottua koteloa ilman kansielintä.
Edullisten suoritusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus
Kuten kuvioista 1 ja 2 voidaan havaita, keksinnön mukainen kuituoptisen komponentin kotelo käsittää ensimmäisen tukielimen 10, jolla on ensimmäinen lämpö laajenemiskerroin ki. Kotelo käsittää myös toisen tukielimen 20, jolla on toinen lämpölaajenemiskerroin k2. Kuituoptinen komponentti 30, kuten optinen kuitu, on asennettu toisen tukielimen 20 pituussuuntaiseen uraan 21 ja edullisesti se on kiinnitetty siihen uran 21 kumpaankin päähän levitetyllä adhesiivilla. Toisin sanoin, toinen tukielin 20 toimii alikiinnikkeenä kuituoptiselle komponentille 30. Toinen tukielementti 20 on edelleen kiinnitetty ensimmäisen tukielimen 10 vastaavaan pituussuuntaiseen ja nelikulmaiseen uraan 11.
Toisen tukielimen 20 kiinnitys ensimmäiseen tukielimeen 10 tehdään joustavasti ensimmäisen tukielimen 10 lämpölaajenemisen aiheuttaman rasituksen toiseen tukielimeen 20 siirtymisen minimoimiseksi. Ensimmäisen ja toisen tukielimen 10, 20 välisen joustavan liitännän tai kiinnitysaineen 50 repeytymiskerroin on edullisesti alhaisempi kuin toisen tukielimen 20 ensimmäisen tukielimen 10 lämpölaajenemisesta aiheutuvan toisen tukielimen 20 rasituksen minimoimiseksi. Edullisesti joustava aine 50 on levitetty kullekin ensimmäisen tukielimen 10 uran 11 ja toisen tukielimen 20 vastinpinnalle, siis toista tukielintä 20 ympäröivälle alueelle. Joustava aine 50 voi olla joustava adhesiivi, kuten silikoni, optinen adhesiivi, polyuretaaniadhesiivi tai vastaava. Joustavan, elastomeerimaisen silikonin repeytymiskerroin on tyypillisesti noin 1 MPa, kun taas kvartsin vastaava kerroin on noin 3 · 1010 Pa eli 30000 kertaa suurempi. Pehmeän optisen adhesiivin repeytymiskerroin voi olla noin 10 MPa, joka on edelleen huomattavasti pienempi kuin kvartsin kerroin. Näin ollen käytännössä suurin osa ensimmäisen tukielimen 10 lämpölaajenemisen aiheuttamasta rasituksesta jää joustavaan liitäntäaineeseen. Koska toiseen tukielimeen 20 ei kohdistu ensimmäisen tukielimen 10 lämpölaajenemisen aiheuttamaa rasitusta, myös kuituoptiseen komponenttiin 30 johtuva rasitus on minimaalinen.
Joustava aine 50 voidaan levittää, mutta sitä ei välttämättä tarvitse levittää, ensimmäisen tukielimen 10 uran 11 koko pituudelle. Joustava aine 50 voidaan levittää esimerkiksi ainoastaan uran 11 toiseen päähän.
Erään suoritusmuodon mukaan toinen lämpö laajenemiskerroin k2 on olennaisesti sama kuin kuituoptisen komponentin lämpö laajenemiskerroin k3. Kuituoptiset komponentit 30, kuten optiset kuidut, valmistetaan tyypillisesti valukvartsista tai vastaavasta. Erään erityisen edullisen suoritusmuodon mukaan toinen lämpö laajenemiskerroin k2 on siten valukvartsin lämpö laajenemiskerroin. Vastaavasti kpn suhteellinen suuruus voidaan valita varsin vapaasti ensimmäisen ja toisen tukielimen 10, 20 välisen joustavan liitännän ansiosta. Tämän vuoksi ensimmäisen tukielimen 10 materiaali voidaan valita pitkälti sen lämmönjohtavuuden, hinnan ja mahdollisesti joidenkin mekaanisten ominaisuuksien perusteella.
Kuten sanottu, esillä olevan keksinnön yhteydessä voidaan käyttää useita eri materiaaleja. Erään suoritusmuodon mukaan ensimmäinen tukielin 10 on valmistettu kuparista. Toinen tukielin 20 voi olla valmistettu materiaalista, jonka optiset ominaisuudet ovat paremmat, mutta jonka lämmönjohtavuusominaisuudet ovat paremmat. Erään suoritusmuodon mukaan toinen tukielin 20 on valmistettu kvartsista. Koska toinen tukielin 20 on valmistettu kvartsista, se on läpinäkyvä tyypillisille aallonpituuksille, jolloin kuituoptisesta komponentista 30 lähtevä säteily - esimerkiksi sironnut valo - ei olennaisesti lämmitä toista tukielintä 20 suoraan. Tämän vuoksi mainittu säteily absorboituu kuparista valmistettuun ensimmäiseen tukielimeen 10, jolloin se lämpenee ja voi siirtää lämpöä pois kuituoptisesta komponentista 30. Samanaikaisesti ensimmäisen tukielimen 10 lämpö voi lämmittää myös toista tukielintä 20. Tuotetun lämmön tämä osuus ei kuitenkaan ole haitallista kuituoptiselle komponentille 30, sillä kvartsin lämpölaajeneminen (0,5 ppm astetta kohti) on huomattavasti pienempi kuin kuparin (17 ppm astetta kohti).
Vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa ensimmäinen tukielin 10 on valmistettu alumiinista. Alumiini on suhteellisen halpa materiaali, sen lämmönjohtavuus on hyvä ja sen koneistaminen on helppoa. Tässä suoritusmuodossa toinen tukielin 20 on valmistettu kvartsista, joka on edullinen materiaali valukvartsista valmistettujen kuituoptisten komponenttien yhteydessä.
Ensimmäisen tukielimen 10 jäähdytys voidaan järjestää joko passiivisesti kiinnittämällä ensimmäinen tukielin 10 suurempaan jäähdytysripaan tai aktiivisesti järjestämällä jäähdytysnesteen virtaus sen kanavan 12 läpi. Kanava 12 on edullisesti varustettu kytkennöillä, joiden avulla se voidaan yhdistää jäähdytysjärjestelmään. Ensimmäisen tukielimen 10 ensimmäinen toiminto on vapaan tilan säteilyn absorboiminen ja sen muuntaminen lämmöksi ja lämmön johtaminen tehokkaasti jäähdytysripalaitteelle. Ensimmäisen tukielimen 10 toinen toiminto on mekaanisen suojauksen tuottaminen komponentille 30 ja toiselle tukielimelle 20.
Toisen tukielimen 20 tensiili lujuus on edullisesti olennaisesti suurempi, edullisesti vähintään kymmenen kertaa suurempi kuin kuituoptisen komponentin 30 tensiili lujuus. Erään suoritusmuodon mukaan toisen tukielimen 20 ja kuituoptisen komponentin 30 suhteelliset tensiilit lujuudet järjestetään sovittamalla toisen tukielimen 20 poikkileikkauksen pinta-ala olennaisesti suuremmaksi kuin kuituoptisen komponentin 30, edullisesti vähintään kymmenen kertaa suuremmaksi. Tyypillisen kuituoptisen komponentin 30 poikkileikkaus on pinta-alaltaan alle 1 mm2. Tämän vuoksi toisen tukielimen 20 poikkileikkauksen pinta-ala on edullisesti vähintään 10 mm2.
Edullisesti kotelo 1 on suljettu kansielimellä 40, joka sulkee toisen tukielimen 20 uran 21 ja kuituoptisen komponentin 30 ensimmäisen tukielimen 10 ja kansielimen 40 muodostamaksi koteloksi. Ensimmäisen ja toisen tukielimen 10, 20 kansielintä 40 kohti olevat pinnat ovat näin ollen edullisesti samassa tasossa. Kansielin 40 voi olla kiinnitetty ensimmäiseen tukielimeen 10 ruuveilla tai vastaavilla, jotka suuntautuvat kanteen ja ensimmäiseen tukielimeen 40, 10, vastaavasti, järjestettyjen kohdistettujen reikien 41, 13 avulla. Vaihtoehtoisesti kansielin 40 voi olla kiinnitetty muulla tavoin, esimerkiksi adhesiivilla tai muotokiinnitysliitoksella. Kansielin 40 voi edelleen olla kiinnitetty ensimmäiseen tukielimeen 10 järjestämällä hermeettinen tiivistys näiden kahden välille lujuuden parantamiseksi.
Edullisesti kuituoptisen komponentin kotelon 1 valmistus järjestetään siten, että järjestetään ensimmäinen tukielin 10 ja toinen tukielin 20 sopivista materiaaleista edellä kuvatulla tavalla. Alikokoonpano muodostetaan kiinnittämällä toinen tukielin 20 ensimmäisen tukielimen 10 uraan 11 joustavalla adhesiivilla, esimerkiksi silikonilla. Kuituoptinen komponentti 30, kuten optinen kuitu, kiinnitetään toiseen tukielimeen 20, kun joustava adhesiivi on kovettunut riittävästi. Komponentti 30 kiinnitetään adhesiivilla toiseen tukielimeen 20 vastakkaisista päistään. Lopuksi kotelo suljetaan kiinnittämällä kansielin 40 ensimmäiseen tukielimeen 10, jolloin ensimmäinen tukielin 10 ja kansielin 40 muodostavat kotelon kuituoptiselle komponentille 30. Jäähdytysnesteen liitännät yhdistetään edullisesti jäähdytysnestekanavan 21 liitäntöihin aktiivista jäähdytystä varten.
Taulukko 1: Viitenumeroluettelo.
Claims (13)
1. Kuituoptisen komponentin kotelo (l),joka käsittää: - ensimmäisen tukielimen (10), jolla on ensimmäinen lämpölaajenemiskerroin (ki), - toisen tukielimen (20), jolla on toinen lämpölaajenemiskerroin (k2), joka toinen tukielin (20) on asennettu joustavasti ensimmäiseen tukielimeen (10) lämpölaajenemisen ensimmäiseen tukielimeen (10) aiheuttaman rasituksen toiseen tukielimeen (20) siirtymisen estämiseksi, ja joka toinen tukielin (20) käsittää pituussuuntaisen uran (21), joka on avoin vähintään toisen tukielimen (20) toiselta puolelta kuituoptisen komponentin (30) vastaanottamiseksi, jolloin toisen tukielimen (20) tensiili lujuus on huomattavasti suurempi kuin kuituoptisen komponentin (30), jolloin toinen lämpölaajenemiskerroin (k2) on olennaisesti pienempi kuin ensimmäinen lämpölaajenemiskerroin (ki), jolloin ensimmäinen tukielin (10) on sovitettu siirtämään vapaan tilan säteilyn synnyttämää lämpöä, tunnettu siitä, että toinen tukielin (20) on valmistettu materiaalista, esimerkiksi kvartsista, joka on komponentissa (30) käytettäviä aallonpituuksia läpäisevä.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuituoptisen komponentin kotelo (1), jossa kotelo (1) käsittää kuituoptisen komponentin (30), joka on kiinnitetty toisen tukielimen (20) uraan ja jolla on kolmas lämpölaajenemiskerroin (k3).
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuituoptisen komponentin kotelo (1), jossa toinen lämpölaajenemiskerroin (k2) on olennaisesti sama kuin kuituoptisen komponentin lämpölaajenemiskerroin (k3).
4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen kuituoptisen komponentin kotelo (1), jossa toisen tukielimen (20) poikkileikkauksen pinta-ala on olennaisesti suurempi kuin kuituoptisen komponentin poikkileikkauksen pinta-ala (30).
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen kuituoptisen komponentin kotelo (1), jossa toisen tukielimen (20) poikkileikkauksen pinta-ala on vähintään kymmenen kertaa suurempi kuin kuituoptisen komponentin (30) poikkileikkauksen pinta-ala.
6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen kuituoptisen komponentin kotelo (1), jossa ensimmäinen tukielin (10) käsittää pituussuuntaisen uran (11) joustavasti kiinnitetyn toisen tukielimen (20) vastaanottamiseksi.
7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen kuituoptisen komponentin kotelo (1), jossa kotelo (1) käsittää kansielimen (40), joka ympäröi toisen tukielimen (20) ja kuituoptisen komponentin (30) ensimmäisen tukielimen (10) ja kansielimen (40) muodostamaksi koteloksi.
8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen kuituoptisen komponentin kotelo (1), jossa ensimmäinen tukielin (10) käsittää kanavan (12), joka on sovitettu vastaanottamaan jäähdytysnesteen virtauksen aktiivista jäähdytystä varten.
9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen kuituoptisen komponentin kotelo (1), jossa ensimmäisen ja toisen tukielimen (10, 20) välisen joustavan aineen leikkautumiskerroin on olennaisesti alempi kuin toisen tukielimen (20) ensimmäisen tukielimen (10) lämpölaajenemisen aiheuttaman siihen kohdistuvan rasituksen minimoimiseksi.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen kuituoptisen komponentin kotelo, jossa ensimmäisen ja toisen tukielimen (10, 20) välinen joustava aine on joustava elastomeeri, esimerkiksi silikoni.
11. Menetelmä kuituoptisen komponentin kotelon (1) tuottamiseksi, jossa menetelmässä: - järjestetään ensimmäinen tukielin (10) materiaalista, jolla on ensimmäinen lämpölaajenemiskerroin (ki), - järjestetään toinen tukielin (20) materiaalista, i) jolla on toinen lämpölaajenemiskerroin (k2), joka on olennaisesti pienempi kuin ensimmäisen tukielimen (10) ensimmäinen lämpölaajenemiskerroin (ki), ja joka ii) on valmistettu materiaalista, joka on komponentissa (30) käytettäviä aallonpituuksia läpäisevä, - kiinnitetään toinen tukielin (20) joustavasti ensimmäiseen tukielimeen (10), - kiinnitetään kuituoptinen komponentti 30 toiseen tukielimeen (20), tunnettu siitä, että kotelo suljetaan kiinnittämällä ensimmäiseen tukielimeen (10) kansielin (40), jolloin kuituoptisen komponentin (30) kotelo muodostuu ensimmäisestä tukielimestä (10) ja kansielimestä (40).
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, jossa kuituoptinen komponentti (30) kiinnitetään toiseen tukielimeen (20) sen vastakkaisista päistä edullisesti adhesiivilla.
13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen menetelmä, jossa ensimmäiseen tukielimeen (10) järjestetään jäähdytyskanava (12) ja jäähdytysliittimet kytketään jäähdytyskanavan (12) liittimeen kotelon (1) jäähdyttämiseksi aktiivisesti.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20115030A FI125081B (fi) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Kotelo kuituoptiselle komponentille ja menetelmä sen valmistamiseksi |
| US13/822,005 US9383534B2 (en) | 2011-01-11 | 2012-01-04 | Packaging for a fiber optic component and manufacturing method thereof |
| EP12701539.4A EP2663888B1 (en) | 2011-01-11 | 2012-01-04 | Packaging for a fiber optic component and manufacturing method thereof |
| JP2013547884A JP5617047B2 (ja) | 2011-01-11 | 2012-01-04 | 光ファイバコンポーネント用パッケージ及びその製造方法 |
| PT127015394T PT2663888T (pt) | 2011-01-11 | 2012-01-04 | Embalagem para um componente de fibra ótica e seu método de fabrico |
| PCT/FI2012/050008 WO2012095559A1 (en) | 2011-01-11 | 2012-01-04 | Packaging for a fiber optic component and manufacturing method thereof |
| CN201280004993.9A CN103314318B (zh) | 2011-01-11 | 2012-01-04 | 用于光学纤维部件的封装及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20115030A FI125081B (fi) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Kotelo kuituoptiselle komponentille ja menetelmä sen valmistamiseksi |
| FI20115030 | 2011-01-11 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20115030A0 FI20115030A0 (fi) | 2011-01-11 |
| FI20115030A FI20115030A (fi) | 2012-07-12 |
| FI20115030L FI20115030L (fi) | 2012-07-12 |
| FI125081B true FI125081B (fi) | 2015-05-29 |
Family
ID=43528520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20115030A FI125081B (fi) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Kotelo kuituoptiselle komponentille ja menetelmä sen valmistamiseksi |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9383534B2 (fi) |
| EP (1) | EP2663888B1 (fi) |
| JP (1) | JP5617047B2 (fi) |
| CN (1) | CN103314318B (fi) |
| FI (1) | FI125081B (fi) |
| PT (1) | PT2663888T (fi) |
| WO (1) | WO2012095559A1 (fi) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9651236B2 (en) * | 2014-01-31 | 2017-05-16 | Christie Digital Systems Usa, Inc. | Light emitting device with a heat sink composed of two materials |
| US10288802B2 (en) * | 2017-05-02 | 2019-05-14 | Teraxion | Optical fiber heat dissipation package |
| CN108562977A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-09-21 | 天津欧泰激光科技有限公司 | 一种高功率光纤耦合器封装结构件 |
| CN109004504A (zh) * | 2018-09-18 | 2018-12-14 | 西安盛佳光电有限公司 | 用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的散热装置 |
| KR102359966B1 (ko) * | 2020-08-21 | 2022-02-09 | 주식회사 솔레오 | 광섬유 지지 모듈 및 광섬유 지지 모듈 조립체 |
| WO2024180454A1 (en) * | 2023-02-28 | 2024-09-06 | Technology Innovation Institute – Sole Proprietorship LLC | Stackable cooling device for high power fiber laser cooling |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03267903A (ja) | 1990-03-19 | 1991-11-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | フアイバ型カプラの補強方法 |
| JP2987247B2 (ja) * | 1991-12-09 | 1999-12-06 | バーグ・テクノロジー・インコーポレーテッド | 光ファイバー接続装置 |
| JPH0784139A (ja) * | 1993-09-16 | 1995-03-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバ接続器とその製造方法及び光モジュール |
| JP2001520401A (ja) * | 1997-10-10 | 2001-10-30 | コーニング インコーポレイテッド | ハウジングから遮断された光学素子を有する光学装置 |
| JPH11287925A (ja) | 1998-03-31 | 1999-10-19 | Osaki Electric Co Ltd | 光ファイバーデバイス保持装置 |
| US6428217B1 (en) | 1999-04-07 | 2002-08-06 | Jds Uniphase Corporation | Apparatus and method for encapsulation of an optical fiber splice |
| US6467972B2 (en) | 2000-02-29 | 2002-10-22 | Kyocera Corporation | Optical interconnection module |
| US6709169B2 (en) * | 2000-09-28 | 2004-03-23 | Powernetix, Inc. | Thermally and mechanically stable low-cost high thermal conductivity structure for single-mode fiber coupling to laser diode |
| US6821027B2 (en) * | 2000-10-16 | 2004-11-23 | Opti Japan Corporation | Miniaturized parallel optical transmitter and receiver module |
| US6993220B2 (en) | 2001-06-20 | 2006-01-31 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Temperature-compensated optical fiber component |
| US20030108286A1 (en) | 2001-12-06 | 2003-06-12 | Jacques Albert | Adjustable temperature compensating package for optical fiber devices |
| US6788852B1 (en) * | 2002-02-15 | 2004-09-07 | Finisar Corporation | Double-tube fiber coupler package |
| JP2004029579A (ja) | 2002-06-27 | 2004-01-29 | Yamaha Corp | 光ファイバカプラ補強部材及び光ファイバカプラ |
| CA2404093C (en) * | 2002-09-18 | 2009-02-24 | Itf Technologies Optiques Inc.- Itf Optical Technologies Inc. | Optical component packaging device |
| US7095910B2 (en) | 2003-01-31 | 2006-08-22 | Honeywell International, Inc. | Wavelength division multiplexing coupling device |
| JP2006337955A (ja) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Oki Electric Ind Co Ltd | 波長調整器 |
| JP2007173648A (ja) * | 2005-12-23 | 2007-07-05 | Toshiba Corp | ファイバレーザ装置及びファイバレーザ冷却構造 |
| CA2533674A1 (en) * | 2006-01-23 | 2007-07-23 | Itf Technologies Optiques Inc./Itf Optical Technologies Inc. | Optical fiber component package for high power dissipation |
| JP4232205B2 (ja) * | 2006-02-08 | 2009-03-04 | 日本電気硝子株式会社 | 光ファイバ固定用毛細管及び光学部品用接続構造 |
| JP2007322493A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Miyachi Technos Corp | 光ファイバ保持装置及びファイバレーザ加工装置 |
| JP5144355B2 (ja) * | 2007-04-24 | 2013-02-13 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバグレーティングデバイスおよび光ファイバレーザ |
| JP5124225B2 (ja) * | 2007-05-15 | 2013-01-23 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ融着接続構造 |
| WO2009155707A1 (en) * | 2008-06-25 | 2009-12-30 | Coractive High-Tech Inc. | Energy dissipating packages for high power operation of optical fiber components |
| CN101718916A (zh) | 2009-12-09 | 2010-06-02 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 剥离双包层光纤中剩余泵浦光的方法 |
-
2011
- 2011-01-11 FI FI20115030A patent/FI125081B/fi active IP Right Grant
-
2012
- 2012-01-04 CN CN201280004993.9A patent/CN103314318B/zh active Active
- 2012-01-04 PT PT127015394T patent/PT2663888T/pt unknown
- 2012-01-04 US US13/822,005 patent/US9383534B2/en active Active
- 2012-01-04 JP JP2013547884A patent/JP5617047B2/ja active Active
- 2012-01-04 WO PCT/FI2012/050008 patent/WO2012095559A1/en active Application Filing
- 2012-01-04 EP EP12701539.4A patent/EP2663888B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103314318A (zh) | 2013-09-18 |
| PT2663888T (pt) | 2018-06-21 |
| FI20115030A (fi) | 2012-07-12 |
| EP2663888A1 (en) | 2013-11-20 |
| US9383534B2 (en) | 2016-07-05 |
| JP2014501949A (ja) | 2014-01-23 |
| WO2012095559A1 (en) | 2012-07-19 |
| FI20115030L (fi) | 2012-07-12 |
| CN103314318B (zh) | 2016-02-24 |
| EP2663888B1 (en) | 2018-03-14 |
| FI20115030A0 (fi) | 2011-01-11 |
| JP5617047B2 (ja) | 2014-10-29 |
| US20130315548A1 (en) | 2013-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI125081B (fi) | Kotelo kuituoptiselle komponentille ja menetelmä sen valmistamiseksi | |
| JP5865413B2 (ja) | 高出力光ファイバ部材用エネルギ放散パッケージ及びパッケージング方法 | |
| JP6131858B2 (ja) | 光モジュール | |
| JP2009116076A (ja) | 光ファイバ融着部保持構造 | |
| US8040675B2 (en) | Optical module | |
| AU2007207302A1 (en) | Optical fiber component package for high power dissipation | |
| WO2010068494A1 (en) | Packaging for fused fiber devices for high power applications | |
| JP2009175506A (ja) | 光ファイバ部品およびレーザ加工機 | |
| US10365442B2 (en) | Optical housing for high power fiber components | |
| EP2573601B1 (en) | Optical collimator and optical connector using same | |
| US11226449B2 (en) | Reinforcement structure | |
| JP2016151684A (ja) | フェルール付光ファイバ及びその製造方法 | |
| JP6026147B2 (ja) | 光コネクタ | |
| US10965084B1 (en) | Systems and methods for planar waveguide mounting and cooling | |
| JP2010217236A (ja) | 光利得等化モジュール | |
| JP6314189B2 (ja) | 光ファイバ融着部の放熱構造 | |
| JP4266352B2 (ja) | 光ファイバ結合型光機能部品 | |
| JP2017120282A (ja) | 融着接続部補強構造および融着接続部補強構造の製造方法 | |
| WO2017123462A1 (en) | Enclosure for modified optical fiber | |
| JP2003149446A (ja) | 埋込型光部品 | |
| WO2009025662A1 (en) | Reducing heating from non-coupled light in power transmitting optical fibers | |
| JP2008089736A (ja) | 光デバイス | |
| JP2011186355A (ja) | 光ファイバコネクタ | |
| JP2012063375A (ja) | 光結合器 | |
| JPH03233503A (ja) | 赤外線伝送体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: ROFIN SINAR LASER GMBH |
|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 125081 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |