一种窄线宽光纤激光器光栅封装装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光纤封装领域，尤其涉及一种窄线宽光纤激光器光栅封装装置。
【背景技术】
[0002]基于光栅的DBR与DFB窄线宽光纤激光器具有线宽窄、相干长度长、波长可调谐、小型化、边摸抑制比高、功耗低、抗电磁干扰等优点，因而被广泛应用于光纤传感、相干光通信、激光雷达、气体检测、原子捕获与冷却、生物医疗等领域。
[0003]在光纤传感及相干光通信应用中要求激光器具有较窄的线宽、较高的频率稳定度、较低的相位噪声及相对强度噪声。对于DFB窄线宽光纤激光器，其在掺杂光纤上制作相移光栅;对于DBR光纤激光器，在掺杂光纤的两边分别制作反射率及带宽不同的光栅构成谐振腔，因此光栅的稳定性直接影响到窄线宽光纤激光器的线宽、相位噪声等。
[0004]在光纤光栅传感方面，有很多针对光栅的封装，但是这些封装都是针对光栅对温度或者应变传感而制作的封装，封装上需要考虑到光栅能够充分传感温度或者应变，又要避免两者之间的交叉影响。对于窄线宽激光器而言，光栅容易受到温度、振动、声音等的影响，因此在光栅封装上要尽量减少外界环境对光栅的影响。目前针对这些影响，有些专利提出了相应的解决办法，如专利201210224313.6(—种实现光栅温度补偿的光波导结构及其制备方法)，采用负热光系数的液体材料来补偿温度对光纤光栅的影响；专利201020536788.5(—种温度不敏感的光栅封装结构)采用两种热膨胀系数不同的金属材料来实现对光栅温度补偿；专利W02006000543A3，采用负热膨胀系数的材料补偿温度对光栅的影响；除了专利中的被动温度补偿的办法，实际使用中通常采用温控的方式来进行主动温度补偿，主动温度控制往往要求控温电路有比较高的控温精度。专利W02006000543A3，针对振动对光栅的影响，设计了一种特殊的结构来减小外界振动对光栅的影响。这些专利都只是对影响光栅的某一因素进行了考虑，如针对温度的影响，专利201210224313.6、201020536788.5、W02006000543A3只是考虑采用补偿的方式来抵消其影响，但是这种补偿方式并不能在很宽的温度范围内进行很好的补偿，因此，需要在考虑补偿的基础上还要考虑绝热，尽量减小外界环境温度对光纤光栅的影响，另外针对振动及声音的影响都未提及;专利W02006000543A3只是考虑振动对光栅的影响，而对于温度及声音都未提及，然而对于实际应用环境比较恶劣及性能要求较高的窄线宽光纤激光器，需要综合考虑所有因素对光栅的影响，提高窄线宽光纤激光器的应用范围。
【实用新型内容】
[0005]实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种窄线宽光纤激光器光栅封装装置，本发明采用负热膨胀系数材料来补偿温度对光栅的影响，同时结合隔热材料来进一步减小温度对光栅的影响。另外，本发明还采用隔音材料及减震材料来减小外界声音及振动对光栅的影响，提高窄线宽光纤激光器的频率稳定性。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种窄线宽光纤激光器光栅封装装置，其特征在于，包括:第一层外壳，第二层隔音材料，第三层隔热材料，第四层负热膨胀系数材料，第五层光栅；
[0007]所述第一层外壳将整个装置罩起来，用于固定整体装置，并起绝热作用;所述第二层隔音材料用于降低环境声音对第五层光栅的影响，该隔音材料的隔音达30dB;所述第三层隔热材料具有较低的导热系数，进一步隔绝环境温度对光栅的影响;所述第四层负热膨胀系数材料是用于补偿温度对光栅的影响。
[0008]优选的，所述第一层外壳的下侧设有减震材料;所述减震材料的上侧设有减震粒，与第一层外壳的下侧构成减震空间。
[0009]优选的，所述第二层隔音材料为原生橡胶，无缝隙、质量重、具有柔韧性;所述第二层隔音材料通过隔热胶水与第一层外壳粘合。
[0010]优选的，所述第二层隔音材料厚度为3mm，在频率10Hz?5kHz隔音效果达30dB。
[0011]优选的，所述第三层隔热材料采用厚度为3mm，导热系数〈0.021W/(mk)的纳米隔热材料;所述第三层隔热材料通过隔热胶水与第二层隔音材料粘合。
[0012]优选的，所述第四层负热膨胀系数材料分为上下两块，所述第五层光栅固定在两块负热膨胀系数材料之间，并用胶水将第五层光栅的两端固定在第四层负热膨胀系数材料上。
[0013]本实用新型的有益效果是:本发明采用负热膨胀系数材料来补偿温度对光栅的影响，同时结合隔热材料来进一步减小温度对光栅的影响。另外，本发明还采用隔音材料及减震材料来减小外界声音及振动对光栅的影响，提高窄线宽光纤激光器的频率稳定性。
[0014]以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种窄线宽光纤激光器光栅封装装置不局限于实施例。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的主视图；
[0016]图2是本实用新型的爆炸图；
[0017]图3是本实用新型的第一层外壳与第二层部隔音材料、第三层隔热材料的结构示意图；
[0018]图4是本实用新型的第四层负热膨胀系数材料，第五层光栅结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
[0020]参见图1至图4所示，本实用新型的一种窄线宽光纤激光器光栅封装装置，其特征在于，包括:第一层外壳10，第二层隔音材料20，第三层隔热材料30，第四层负热膨胀系数材料40，第五层光栅50;
[0021]所述第一层外壳10将整个装置罩起来，用于固定整体装置，并起绝热作用;所述第二层隔音材料20用于降低环境声音对光栅的影响，该隔音材料的隔音达30dB;所述第三层隔热材料30具有较低的导热系数，进一步隔绝环境温度对光栅的影响;所述第四层负热膨胀系数材料40是用于补偿温度对第五层光栅50的影响。
[0022]更进一步，所述第一层外壳10的下侧设有减震材料60;所述减震材料的上侧设有减震粒，与第一层外壳10的下侧构成减震空间。采用天然橡胶作为减震材料，天然橡胶具有优异的弹性、耐疲劳性好、蠕变小，与其他材料粘合性好。将该材料通过胶水与尼龙外壳底部相粘合，确保粘合的平整度，当有振动时，该材料能够很好的减小振动，防止较大的振动传递到光栅，减小振动对光栅的影响。
[0023]更进一步，所述第二层隔音材料20为原生橡胶，无缝隙、质量重、具有柔韧性;所述第二层隔音材料20通过隔热胶水与第一层外壳粘合。
[0024]更进一步，所述第二层隔音材料20厚度为3mm，在频率10Hz?5kHz隔音效果达30dBo
[0025]更进一步，所述第三层隔热材料30采用厚度为3mm，导热系数〈0.021W/(mk)的纳米隔热材料;所述第三层隔热材料30通过隔热胶水与第二层隔音材料20粘合。该纳米隔热材料具有较低的导热系数，确保光栅不受外界环境温度的影响，隔热材料通过隔热胶水与隔音材料粘接起来。该部分主要起隔音与绝热的作用，确保第五层光栅50不受外界环境温度、声音的影响。
[0026]更进一步，所述第四层负热膨胀系数材料40分为上下两块，所述第五层光栅50固定在两块负热膨胀系数材料之间，并用胶水将第五层光栅50的两端固定在第四层负热膨胀系数材料40上。负热膨胀系数材料为超高强度聚乙烯，该材料热膨胀系数为-9Χ10-6/Γ，光纤光栅的热膨胀系数为0.55 X 10-6/°C，光纤光栅折射率随温度的变化为11 X 10-6/°C。因此，采用超高强度聚乙烯材料不仅会补偿由于温度变化带来的弹光效应，同时也能补偿温度变化带来的热光效应。将光栅放置在已经制作好的两块超高强度聚乙烯材料之间，并且用胶水将光栅两端固定在补偿材料上。利用超高强度聚乙烯材料的负热膨胀系数来补偿温度对光栅的影响。
[0027]上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种窄线宽光纤激光器光栅封装装置，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种窄线宽光纤激光器光栅封装装置，其特征在于，包括:第一层外壳，第二层隔音材料，第三层隔热材料，第四层负热膨胀系数材料，第五层光栅； 所述第一层外壳将整个装置罩起来，用于固定整体装置，并起绝热作用;所述第二层隔音材料用于降低环境声音对第五层光栅的影响，该隔音材料的隔音达30dB;所述第三层隔热材料具有较低的导热系数，进一步隔绝环境温度对光栅的影响;所述第四层负热膨胀系数材料是用于补偿温度对光栅的影响。2.根据权利要求1所述的一种窄线宽光纤激光器光栅封装装置，其特征在于:所述第一层外壳的下侧设有减震材料;所述减震材料的上侧设有减震粒，与第一层外壳的下侧构成减震空间。3.根据权利要求1所述的一种窄线宽光纤激光器光栅封装装置，其特征在于:所述第二层隔音材料为原生橡胶，无缝隙、质量重、具有柔韧性;所述第二层隔音材料通过隔热胶水与第一层外壳粘合。4.根据权利要求3所述的一种窄线宽光纤激光器光栅封装装置，其特征在于:所述第二层隔音材料厚度为3mm，在频率10Hz?5KHz隔音效果达30dB。5.根据权利要求1所述的一种窄线宽光纤激光器光栅封装装置，其特征在于:所述第三层隔热材料采用厚度为3mm，导热系数〈0.021W/(mk)的纳米隔热材料;所述第三层隔热材料通过隔热胶水与第二层隔音材料粘合。6.根据权利要求1所述的一种窄线宽光纤激光器光栅封装装置，其特征在于:所述第四层负热膨胀系数材料分为上下两块，所述第五层光栅固定在两块负热膨胀系数材料之间，并用胶水将第五层光栅的两端固定在第四层负热膨胀系数材料上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种窄线宽光纤激光器光栅封装装置，包括第一层外壳，第二层隔音材料，第三层隔热材料，第四层负热膨胀系数材料，第五层光栅；所述第一层外壳将整个装置罩起来，用于固定整体装置，并起绝热作用；所述第二层隔音材料用于降低环境声音对光栅的影响，该隔音材料的隔音达30dB；所述第三层隔热材料具有较低的导热系数，进一步隔绝环境温度对光栅的影响；所述第四层负热膨胀系数材料是用于补偿温度对光栅的影响。本实用新型采用负热膨胀系数材料来补偿温度对光栅的影响，同时结合隔热材料来进一步减小温度对光栅的影响。另外，本实用新型还采用隔音材料及减震材料来减小外界声音及振动对光栅的影响，提高窄线宽光纤激光器的频率稳定性。
【IPC分类】H01S3/098, H01S3/067
【公开号】CN205385195
【申请号】CN201620065114
【发明人】王进, 李彦毅, 罗文国
【申请人】厦门彼格科技有限公司
【公开日】2016年7月13日
【申请日】2016年1月22日