本實(shí)用新型屬于光纖激光器及其元器件領(lǐng)域，涉及一種光纖器件封裝散熱結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種高功率光纖器件封裝散熱結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，由光纖器件、光纖、LD元件組成的全光纖激光器已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于各類激光加工、醫(yī)療以及軍用武器行業(yè)。在光纖激光器工作時(shí)，由于各光纖器件都存在故有損耗，光纖器件內(nèi)部的損耗通常由于激光泄露造成，泄露的激光不能穿透封裝外殼、膠水、光纖涂覆層，因此在激光照射點(diǎn)處，器件會(huì)發(fā)熱，溫度急劇上升，在得不到足夠的散熱時(shí)，器件的性能就會(huì)急劇劣化，導(dǎo)致器件燒毀；另外，由于光纖器件封裝外殼通常使用上下結(jié)合形式，將使用時(shí)，通常將封裝外殼下平面固定在通有冷卻水的金屬臺(tái)面上，而上表面只能通過被動(dòng)冷卻方式進(jìn)行冷卻，這一結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用中會(huì)使上下兩個(gè)平面產(chǎn)生溫度差(40W發(fā)熱造成約20℃溫度差)、高功率情況下若封裝外殼有一面散熱效果不良甚至?xí)苯訉?dǎo)致器件燒毀。因此必須考慮對(duì)器件內(nèi)部進(jìn)行散熱，同時(shí)，光纖器件由光纖加工而成，故常規(guī)的散熱(直接水冷、接觸式散熱)都會(huì)污染到光纖并造成光纖壽命縮短、通光參數(shù)劣化等問題。

針對(duì)光纖器件的散熱問題，通常采用敞開式結(jié)構(gòu)，即器件內(nèi)部敞開，保證足量的對(duì)流換熱，避免器件損壞，但這種方式同樣會(huì)使灰塵附著在器件內(nèi)部，影響器件的使用壽命，因此該方法目前僅限實(shí)驗(yàn)室使用，而工業(yè)用光纖器件只能承受較小的損耗(承受損耗<50W)。這類問題嚴(yán)重制約了大功率光纖器件的發(fā)展，限制了光纖激光器的輸出功率。

因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，有必要提供一種光纖器件封裝散熱結(jié)構(gòu)以改善現(xiàn)有的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種光纖器件封裝散熱結(jié)構(gòu)，有效解決光纖器件因散熱不良而導(dǎo)致光纖器件燒毀的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種光纖器件封裝散熱結(jié)構(gòu)，包括外殼1和封裝于所述外殼1內(nèi)的光纖器件2，其特征在于，所述外殼1內(nèi)部設(shè)置有供光纖器件2固定放置的腔體10，所述腔體10在所述光纖器件2的激光泄露處20依次設(shè)置有分層遮擋片3以吸收泄露光，所述外殼1通過密封膠粘合密封，封裝后的光纖器件2置于冷卻裝置上。

進(jìn)一步的，所述分層遮擋片3的遮擋面積是逐漸遞增的。

進(jìn)一步的，所述外殼1上設(shè)置有用以注入封裝膠5的灌膠孔6。

進(jìn)一步的，所述外殼1內(nèi)部注有封裝膠5處設(shè)置有螺紋膠水槽7。

進(jìn)一步的，所述光纖器件2在穿出所述分層遮擋片3的部分剝除光纖涂層直至露出裸纖，所述裸纖外套有涂層保護(hù)槽8，所述涂層保護(hù)槽的直徑大于所述光纖涂層的直徑。

本實(shí)用新型可帶來以下有益效果：

本實(shí)用新型在外殼內(nèi)部設(shè)置有分層遮擋片，并且遮擋片的面積可設(shè)置成逐漸遞增，能夠更好地將泄露光導(dǎo)致的發(fā)熱分散在每一片遮擋片上；封裝完成后的光器件置于冷卻裝置上，可將外殼上的熱量及時(shí)傳遞至冷卻裝置上，以達(dá)到局部、全面的散熱功能。

上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本實(shí)用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的外殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例分層遮擋片的局部示意圖；

圖3為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例外殼未粘合狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例外殼粘合后的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1：外殼 10：腔體 2：光纖器件 20：激光泄露處

3：分層遮擋片 4：面板 5：封裝膠 6：灌膠孔

7：螺紋膠水槽 8：涂層保護(hù)槽

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型光纖器件封裝散熱結(jié)構(gòu)具體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如下。

本實(shí)用新型所述的一種光纖器件封裝散熱結(jié)構(gòu)，包括外殼1和封裝于所述外殼1內(nèi)的光纖器件2，光纖器件由單根或多根光纖加工制成，外殼由左右兩部分殼體通過散熱密封膠粘合密封，在兩部分外殼并攏后，內(nèi)部形成供光纖器件2固定放置的腔體10，光纖器件2通過快速固化膠水固定于腔體內(nèi)，腔體10在光纖器件2的激光泄露處20設(shè)置有分層遮擋片3以吸收泄露光，分層遮擋片3的遮擋面積可優(yōu)選為逐漸遞增，圖2的黑色陰影部分為紅外熱像儀上顯示的發(fā)熱點(diǎn)，根據(jù)發(fā)熱點(diǎn)的分布來看，在分層遮擋片的作用下，泄露光導(dǎo)致的熱量依次被分層遮擋片遮擋，更好的分散在每一片遮擋片上。

如圖3所示，封裝后的光纖器件2置于冷卻裝置上，冷卻裝置可優(yōu)選為金屬面板4，然后通以冷卻水進(jìn)行冷卻，外殼的左右兩部分殼體與通有冷卻水的金屬面板4進(jìn)行充分接觸，保證外殼能夠?qū)⑺盏臒崃考皶r(shí)傳遞至金屬面板，圖3中的箭頭為熱量傳輸至金屬面板的方向。

外殼1的表面設(shè)置有灌膠孔6，在灌膠孔內(nèi)注入封裝膠5并進(jìn)行固化以完成封裝，封裝膠可優(yōu)選為雙組份膠水，固化后膠水顏色呈透明以便于實(shí)驗(yàn)觀察，并且在外殼1內(nèi)注入封裝膠5處設(shè)置有螺紋膠水槽7，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)膠水的限位，以及對(duì)完成固化膠水的強(qiáng)化固定作用。

如圖4，5所示，在兩部分外殼并攏后，內(nèi)部形成腔體10，由灌膠孔6向腔體吹送保護(hù)氣體。由于快速固化膠水的限制，如圖5所示，保護(hù)氣體只能從吹入氣體的另一端灌膠孔以及兩個(gè)全局散熱外殼貼合縫隙中吹出，在通入一定量的保護(hù)氣體后，用封裝膠將另一個(gè)灌膠孔密封。該步驟保證了腔體內(nèi)部充滿保護(hù)氣體，并檢驗(yàn)了腔體的密封性。

光纖器件2在穿出分層遮擋片3后的部分剝除光纖涂層直至露出裸纖，然后在裸纖外套有涂層保護(hù)槽8，涂層保護(hù)槽的寬度略大于光纖涂層直徑。激光泄露處20散出的小角度光束會(huì)進(jìn)一步被該涂層保護(hù)槽所遮擋吸收，使只有少量的泄露激光照射在光纖涂層上，涂層和槽壁接觸較充分，熱傳遞較快，因此能夠有效地保護(hù)光纖涂層不會(huì)發(fā)燙甚至燒毀。

實(shí)施例一

使用該結(jié)構(gòu)對(duì)19×1光纖泵浦合束器進(jìn)行封裝，并進(jìn)行高功率測(cè)試(封裝結(jié)構(gòu)需安裝在通有冷卻水的金屬面板上，循環(huán)冷卻水溫20℃)。19×1光纖泵浦合束器具有19根輸入光纖，每路光纖注入波長(zhǎng)為915nm的連續(xù)激光，每路激光最高功率為70W，總注入功率1330W，光纖泵浦合束器效率為96％，即有53W激光從合束器泄露，照射到合束器腔體內(nèi)壁。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：利用該封裝結(jié)構(gòu)封裝的19×1光纖泵浦合束器，在單臂注入70W，總注入功率1330W的情況下，內(nèi)部發(fā)熱約53W，器件內(nèi)部溫升穩(wěn)定，外殼溫度最高為23℃，持續(xù)工作2h，未見任何異?，F(xiàn)象。

實(shí)施例二

使用該結(jié)構(gòu)對(duì)包層光剝除器進(jìn)行封裝，并進(jìn)行高功率測(cè)試(封裝結(jié)構(gòu)需安裝在通有冷卻水的金屬面板上，循環(huán)冷卻水溫20℃)。該包層光剝除器的光纖尺寸為25/400。測(cè)試時(shí)，使用合束器將915nm波長(zhǎng)205W的連續(xù)光通入包層光剝除器，測(cè)得包層光剝除器輸出光功率為4.6w。剝除功率200.4W。剝除率為97.8％。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：利用該封裝結(jié)構(gòu)封裝的包層光剝除器，在剝除200.4W的情況下，封裝外殼最熱溫度點(diǎn)為67.3℃，持續(xù)工作48h，未見任何異?，F(xiàn)象。

實(shí)施例三

將常規(guī)無分層遮擋片的封裝散熱結(jié)構(gòu)與本申請(qǐng)的有分層遮擋片的封裝散熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)注入1000W的激光時(shí)，測(cè)試得器件的泄露功率約80W，此時(shí)使用常規(guī)散熱結(jié)構(gòu)，從紅外熱像儀上可看出，發(fā)熱點(diǎn)溫度約為90.2℃，保持注入功率5分鐘后，發(fā)熱點(diǎn)部位的膠水溫度逐步上升至150℃，隨后在2秒內(nèi)達(dá)到270℃并迅速燃燒。但是使用本申請(qǐng)的散熱封裝結(jié)構(gòu)，在相同泄露功率下，用紅外熱像儀可以觀察到多個(gè)發(fā)熱點(diǎn)，但每個(gè)發(fā)熱點(diǎn)溫度都較低，普遍在32℃～37℃之間，保持注入功率超過15分鐘，溫度無逐漸上升趨勢(shì)。

綜上所述，本實(shí)用新型提供的光纖器件封裝散熱結(jié)構(gòu)設(shè)置有分層遮擋片，并能夠更好地將泄露光導(dǎo)致的發(fā)熱分散在每一片遮擋片上，以達(dá)到局部、全面的散熱功能。

以上僅是本使用新型的具體應(yīng)用范例，對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。