高功率光纖合束器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高功率光纖合束器，主要包括金屬封裝管、光纖保護(hù)管、基板、保護(hù)管光纖保護(hù)膠層和封裝管光纖保護(hù)膠層，金屬封裝管和光纖保護(hù)管之間為防潮減震導(dǎo)熱區(qū)，其中填充有制成粉末狀的防潮減震導(dǎo)熱材料。這樣的高功率光纖合束器保證了器件的散熱可靠性和防震性能，也避免了沒有及時(shí)散出的熱量對封裝管光纖保護(hù)膠層的破壞，還因此確保了防潮性，從而使得其長時(shí)間工作穩(wěn)定。
【專利說明】高功率光纖合束器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種激光應(yīng)用領(lǐng)域的元件，特別是涉及一種高功率光纖合束器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著光纖激光技術(shù)的迅速發(fā)展和成熟，光纖激光器的特點(diǎn)和優(yōu)勢已逐漸被人們所認(rèn)識，并在國防、工業(yè)加工、醫(yī)療、氣象等領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用；而光纖合束器是大功率光纖激光器的核心組件之一，是目前最有效的泵浦耦合器件，是用于激光和通訊領(lǐng)域的主要器件，由于光纖激光器的市場需求和應(yīng)用逐年在大幅增加，這勢必產(chǎn)生對光纖合束器的大量需求。光纖合束器通過將多根光纖熔融在一起，再與另一根光纖熔接耦合，這種結(jié)構(gòu)可以將多個(gè)大功率的光纖激光器的能量高效耦合進(jìn)一根光纖傳輸，來獲得使用功率在千瓦級的激光。如此高效的工作，對光纖合束器的可靠性提出了高標(biāo)準(zhǔn)要求，例如長時(shí)間工作穩(wěn)定性、散熱結(jié)構(gòu)可靠性、防潮防震性能等。
[0003]目前，如圖1所示，現(xiàn)有的光纖合束器主要包括金屬管10和位于金屬管10內(nèi)的縱向切面呈半圓狀的石英管或熱縮管20，石英管或熱縮管20上設(shè)有用于放置光纖40的石英槽30，光纖40置于其中并從石英槽30的兩端延伸，穿過設(shè)于石英管或者熱縮管20兩端的光纖保護(hù)膠50至金屬管10外，金屬管10的內(nèi)壁和石英管或者熱縮管20之間的間隙填充娃膠60來固定石英管或熱縮管20及外露的光纖40,雖然娃膠有一定的減震作用，但是效果非常有限，而且不僅沒有解決器件的散熱問題，反而具有保溫功能，熱量在器件內(nèi)高度聚集。由于高功率的激光輸出對光纖合束器的耐熱性能要求非常高，這種結(jié)構(gòu)的光纖合束器因?yàn)槠渖嵝Ч疃嬖诎踩[患，長時(shí)間使用會(huì)導(dǎo)致器件過熱而燒毀，從而影響器件的工作穩(wěn)定性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，提供一種導(dǎo)熱性能良好的高功率光纖合束器。
[0005]本實(shí)用新型提供了一種高功率光纖合束器，包括金屬封裝管和位于其內(nèi)的光纖保護(hù)管，熔接好的光纖置于光纖保護(hù)管內(nèi)的基板上，并向光纖保護(hù)管兩端延伸，依次穿過保護(hù)管光纖保護(hù)膠層和封裝管光纖保護(hù)膠層至金屬封裝管外，金屬封裝管和光纖保護(hù)管之間是防潮減震導(dǎo)熱區(qū)，其中填充有制成粉末狀的防潮減震導(dǎo)熱材料。其中，
[0006]所述防潮減震導(dǎo)熱材料為金屬粉末或合金粉末。
[0007]所述光纖保護(hù)管為縱向切面是圓形的金屬管，所述基板是金屬板。
[0008]熔接好的光纖是固定在基板上的。
[0009]在防潮減震導(dǎo)熱區(qū)與封裝管光纖保護(hù)膠層之間設(shè)有封盤，所述防潮減震導(dǎo)熱材料填充于光纖保護(hù)管、金屬封裝管以及兩端的封盤圍出的區(qū)域內(nèi)。
[0010]所述封盤由耐高溫材料制成。
[0011]所述耐高溫材料是高溫石棉、硅橡膠、陶瓷或石英。[0012]金屬封裝管的縱切面是5mmX5mm的正方形。
[0013]光纖保護(hù)管的縱切面為圓形。
[0014]所述封裝管光纖保護(hù)膠層和保護(hù)管光纖保護(hù)膠層由硅膠制成。
[0015]本實(shí)用新型提供的高功率光纖合束器采用全金屬結(jié)構(gòu)，利用了金屬優(yōu)異的散熱性能，保證了光纖合束器的散熱可靠性；金屬封裝管的兩端分別采用耐高溫材料的封盤及封裝管光纖保護(hù)膠層進(jìn)行封裝，避免了沒有及時(shí)散出的熱量對封裝管光纖保護(hù)膠層的破壞，從而影響密封性，也因此確保了器件的防潮性能；外部的金屬封裝管和內(nèi)部的光纖保護(hù)管之間填充具有良好導(dǎo)熱性能的材料，不僅起到了防震的作用，而且導(dǎo)熱快，這種結(jié)構(gòu)使產(chǎn)品具有了良好的耐高溫及防震性能。因此，本實(shí)用新型提供的高功率光纖合束器長時(shí)間工作穩(wěn)定，耐熱結(jié)構(gòu)可靠，并且防潮防震性能好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中光纖合束器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2所示為本實(shí)用新型光纖合束器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖1中:10.金屬管，20.石英管或熱縮管，30.石英槽，40.光纖，50.光纖保護(hù)膠，60.娃膠；
[0019]圖2中:1.金屬封裝管，2.光纖保護(hù)管，3.光纖，4.基板，5.防潮減震導(dǎo)熱區(qū)，6.保護(hù)管光纖保護(hù)膠層，7.封盤，8.封裝管光纖保護(hù)膠層。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0021]本實(shí)用新型提供的高功率光纖合束器，其結(jié)構(gòu)參見圖1，主要包括金屬封裝管I和位于金屬封裝管I內(nèi)的光纖保護(hù)管2，兩者之間為防潮減震導(dǎo)熱區(qū)5并在其中填充制成粉末狀的防潮減震導(dǎo)熱材料，熔接好的光纖3固定在位于光纖保護(hù)管2內(nèi)的基板4上并向金屬封裝管I兩端延伸，依次穿過密封光纖保護(hù)管2兩端的保護(hù)管光纖保護(hù)膠層6、用于密封防潮減震導(dǎo)熱區(qū)的封盤7和密封金屬封裝管I兩端的封裝管光纖保護(hù)膠層8至金屬封裝管I外。
[0022]其中，金屬封裝管的縱切面是5mmX5mm的正方形，光纖保護(hù)管的縱切面是外徑為3mm的圓形，金屬封裝管、光纖保護(hù)管和基板都使用金屬，其材料是不銹鋼，也可根據(jù)不同需要將其制作成其它尺寸；保護(hù)管光纖保護(hù)膠層和封裝管光纖保護(hù)膠層均為硅膠；防潮減震導(dǎo)熱材料可以是導(dǎo)熱性能好的金屬材料或合金材料的粉末，可使用銅粉、鋁粉或其合金粉；光纖可以是多根，通常是7根；封盤采用耐高溫材料，可以是高溫石棉、硅橡膠、陶瓷或石英
坐寸ο
[0023]這樣的光纖合束器的裝配過程:將多根光纖與單根光纖熔接耦合好后，固定在保護(hù)光纖的基板上，再將光纖保護(hù)管套于其外部，光纖的兩端從光纖保護(hù)管的兩端伸出，用保護(hù)管光纖保護(hù)膠將光纖保護(hù)管的兩端密封好，放入金屬封裝管內(nèi)的中心位置，將其一端內(nèi)側(cè)放入封盤，其外側(cè)用封裝管光纖保護(hù)膠密封，從未封口端將防潮減震導(dǎo)熱材料倒入防潮減震導(dǎo)熱區(qū)后，將此端按照先密封的一端的方法密封，保證光纖延伸至金屬封裝管外，即可。
[0024]將本實(shí)用新型提供的一種(6+1)Χ1，輸入光纖為105/125微米，數(shù)值孔徑為0.22，輸出光纖10/125微米，數(shù)值孔徑0.46的光纖合束器與現(xiàn)有的光纖合束器進(jìn)行散熱性能和防震性能的測試。
[0025](I)測試樣品:取同尺寸的能夠正常工作的本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)光纖合束器，各11只；其中，本實(shí)用新型的金屬封裝管的尺寸為60X5X5 (mm)，光纖保護(hù)管的尺寸為50ΧΦ3 (mm)，現(xiàn)有光纖合束器的金屬管尺寸為60X5X5 (mm)，石英管或熱縮管的尺寸為50 X Φ 3 (mm);
[0026](2)散熱性能實(shí)驗(yàn):用四只功率為20瓦915納米的激光器分別連接本實(shí)用新型和現(xiàn)有的光纖合束器，測試環(huán)境溫度為25°C，測試其輸出功率及連續(xù)工作10小時(shí)后的表面溫度；
[0027](3)防震性能實(shí)驗(yàn):使用步驟(I)中本實(shí)用新型和現(xiàn)有的光纖合束器進(jìn)行機(jī)械沖擊和震動(dòng)實(shí)驗(yàn)，機(jī)械沖擊實(shí)驗(yàn)條件為:分XYZ軸，每軸5次，沖擊力為500G，持續(xù)時(shí)間Ims ;震動(dòng)實(shí)驗(yàn)條件為:分XYZ軸，加速度20G，每一循環(huán)的震動(dòng)頻率20HZ-2000HZ-10HZ，持續(xù)時(shí)間為一個(gè)循環(huán)4分鐘，一個(gè)軸向4個(gè)循環(huán)。
[0028]測試結(jié)果為(均取平均值進(jìn)行對比):1)將本實(shí)用新型和現(xiàn)有的光纖合束器的輸出功率調(diào)為固定輸出75瓦；2)本實(shí)用新型和現(xiàn)有的光纖合束器表面溫度分別為33.7°C和39°C；3)經(jīng)測試本實(shí)用新型的光纖合束器實(shí)驗(yàn)后性能沒有變化，工作正常；而現(xiàn)有的有一只不能正常工作。
[0029]由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在給本實(shí)用新型和現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的光纖合束器輸入激光功率，在相同的輸出功率的條件下，本實(shí)用新型表面溫度比現(xiàn)有的低5°C以上，經(jīng)過機(jī)械沖擊和震動(dòng)實(shí)驗(yàn)后，本實(shí)用新型的光纖合束器外觀完好，工作正常，各項(xiàng)性能指標(biāo)均無變化，而現(xiàn)有的則有一只不能正常工作，根據(jù)行業(yè)內(nèi)Bellcore標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有的光纖合束器在防震性能上是不可靠的，而本實(shí)用新型的是可靠的；說明本實(shí)用新型提供的高功率光纖合束器具有良好的導(dǎo)熱性能，還具有了良好的耐高溫及防震性能。因此，本實(shí)用新型提供的高功率光纖合束器長時(shí)間工作穩(wěn)定，輸出功率大，耐熱結(jié)構(gòu)可靠，并且防潮防震性能好。
[0030]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)?shù)氖牵瑢τ诒尽炯夹g(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.高功率光纖合束器，包括金屬封裝管和位于其內(nèi)的光纖保護(hù)管，熔接好的光纖置于光纖保護(hù)管內(nèi)的基板上，并向光纖保護(hù)管兩端延伸，依次穿過保護(hù)管光纖保護(hù)膠層和封裝管光纖保護(hù)膠層至金屬封裝管外，其特征在于，金屬封裝管和光纖保護(hù)管之間是防潮減震導(dǎo)熱區(qū)，其中填充有制成粉末狀的防潮減震導(dǎo)熱材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高功率光纖合束器，其特征在于，所述防潮減震導(dǎo)熱材料為金屬粉末或合金粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高功率光纖合束器，其特征在于，所述光纖保護(hù)管為縱向切面是圓形的金屬管，所述基板是金屬板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述高功率光纖合束器，其特征在于，熔接好的光纖是固定在基板上的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述高功率光纖合束器，其特征在于，在防潮減震導(dǎo)熱區(qū)與封裝管光纖保護(hù)膠層之間設(shè)有封盤，所述防潮減震導(dǎo)熱材料填充于光纖保護(hù)管、金屬封裝管以及兩端的封盤圍出的區(qū)域內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述高功率光纖合束器，其特征在于，所述封盤由耐高溫材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述高功率光纖合束器，其特征在于，所述耐高溫材料是高溫石棉、硅橡膠、陶瓷或石英。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述高功率光纖合束器，其特征在于，金屬封裝管的縱切面是5謹(jǐn)X 5謹(jǐn)?shù)恼叫巍?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述高功率光纖合束器，其特征在于，光纖保護(hù)管的縱切面為圓形。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述高功率光纖合束器，其特征在于，所述封裝管光纖保護(hù)膠層和保護(hù)管光纖保護(hù)膠層由硅膠制成。
【文檔編號】G02B6/255GK203705679SQ201420051244
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】王盛華 申請人:王盛華