一种棒状掺稀土光纤的封装系统的制作方法

1.本发明涉及光纤激光器领域，尤其涉及一种棒状掺稀土光纤的封装系统。


背景技术：

2.近年来，随着超快光纤激光器朝着更高功率和更高能量的进一步发展，大模场掺稀土光纤特别是棒状光子晶体光纤应用越来越广泛。该光纤没有涂覆层结构，直径可达1mm，远大于普通光纤，使用长度短于普通光纤，一般约为0.8～1m。为了提高损伤阈值，减小外界环境对内部气孔结构的影响，两端需要熔接大尺寸的端帽(6～8mm)。棒状光子晶体光纤有着放大效率高、模式好、非线性小的优点，但非保偏、不能受应力、不能弯曲、散热不好(空气孔包围)，那么如何有效的封装是使用该光纤需要解决的问题。
3.常规的封装方式中，端帽没有得到有效的散热，与光纤有明显的温度差，光纤在垂直维容易翘起，而铜皮胶带不能长时间很好的固定，导致输出光斑发生明显位移，影响激光器性能。现有技术中在端帽与光纤熔接处直接的引入剪切力，使得熔接点变得非常脆弱容易受损，另外，光纤整个悬空，风力也是棒状光纤不能承受的应力，会导致光纤性能如：模式、模场、放大效率、偏振态保持等都发生变化，不太适用于空间耦合的棒状光纤放大器所需的均匀散热，也没有考虑端帽散热问题，没有考虑散热不均匀导致的放大光纤性能(模式、模场、放大效率偏振态保持等)变化问题，也没有考虑光纤受应力导致的性能变化问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供了一种棒状掺稀土光纤的封装系统，用来保证棒状掺稀土光纤有效均匀散热且不引入应力，主要包括：掺稀土光纤、端帽组、导热管、导热液、导水管、液体和拉力控制装置，所述端帽组包括端帽一和端帽二；导热管位于导水管内，掺稀土光纤位于导热管内，且掺稀土光纤的两端和导热管的两端均分别连接端帽一内侧和端帽二内侧，导热管两端分别连接于端帽一和端帽二，端帽一和端帽二均有部分位于导热管内，导热管与掺稀土光纤之间注入导热液，导水管与导热管之间注入流动的液体，用于带走端帽组和导热管的热量，使得掺稀土光纤均匀散热，所述拉力控制装置用于拉直该掺稀土光纤而不引入剪切力。
5.所述掺稀土棒状光纤输入端和输出端分别熔接端帽，所述拉力控制装置用于将光纤拉直而不引入剪切力，所述导热管包裹住光纤，导热管与光纤之间充入导热液并密封，所述导水管包裹住两端帽以及带导热管的光纤，在导水管内注入流动液体，带走端帽组以及导热管的热量，保证棒状掺稀土光纤有效均匀散热且不引入应力。
6.进一步地，所述端帽一和端帽二的直径均大于掺稀土光纤的直径。
7.进一步地，所述掺稀土光纤为棒状，垂直放置于端帽一和端帽二之间。
8.进一步地，所述导热管为金属导热管，由导热的金属或者金属合金构成。
9.进一步地，所述金属导热管为铝导热管或铜导热管。
10.进一步地，所述导热液为水，或导热胶，或油。
11.进一步地，该封装系统还包括密封胶一，所述导热管通过密封胶一熔接于端帽组的横截面上。
12.进一步地，该封装系统还包括密封胶二，所述导水管通过密封胶二熔接于端帽组内侧上。
13.进一步地，所述拉力控制装置包括端帽固定装置组，拉力可调装置，x、y维光纤观察装置，x、y维调节装置。
14.进一步地，所述端帽固定装置组用于固定端帽组，该端帽固定装置组包括端帽固定装置一和端帽固定装置二，所述端帽固定装置一用于固定端帽一，所述端帽固定装置二用于固定端帽二，所述拉力可调装置用于将光纤拉直且不损坏端帽组与光纤熔接点，所述x、y维观察装置用于判断光纤在x、y维的偏移，所述x、y维调节装置用于调节光纤在x、y维的位移。
15.本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
16.1)便于掺稀土光纤的安装，拆卸以及运输；
17.2)端帽不受剪切力不易脱落；
18.3)端帽和光纤无差别散热，光纤散热更加均匀不会出现端帽翘起问题，大幅减小端帽剪切力；
19.4)360度无死角散热，散热大幅提升。
附图说明
20.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
21.图1是本发明实施例中一种棒状掺稀土光纤的封装系统的结构图。
22.图2是本发明实施例中金属导热管的横截面细节示意图。
23.图3是本发明实施例中导水管的横截面细节示意图。
24.图4是本发明实施例中导水管的细节示意图。
25.附图中,1
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掺稀土光纤，2
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端帽一，3
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端帽二，4
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金属导热管，5
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密封胶一，6
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导热液，7
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导水管，8
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密封胶二，9
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液体，10
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进水口，11
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出水口，120
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拉力可调装置，121
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端帽一固定装置，122
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端帽二固定装置，123
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x维调节装置，124
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y维调节装置，125
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x维光纤观察装置，126
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y维光纤观察装置。
具体实施方式
26.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
27.本发明的实施例提供了一种棒状掺稀土光纤的封装系统。
28.请参考图1，图1是本发明实施例中一种棒状掺稀土光纤的封装系统的结构图，本发明的实施例1提供了一种棒状掺稀土光纤的封装系统，包括棒状掺稀土光纤1，端帽组，该端帽组包括端帽一2和端帽二3，金属导热管4，导水管7，拉力控制装置12，该拉力控制装置包括端帽固定装置组，拉力可调装置，x维光纤观察装置125，y维光纤观察装置126，x维调节装置123，y维调节装置124，所述端帽固定装置组用于固定端帽组，该端帽固定装置组包括端帽固定装置一121和端帽固定装置二122，所述拉力可调装置用于将光纤拉直且不损坏端
帽组与光纤熔接点，所述x、y维观察装置用于判断光纤在x、y维的偏移，所述x、y维调节装置用于调节光纤在x、y维的位移。所述拉力控制装置用于拉直该掺稀土光纤而不引入剪切力。
29.金属导热管4位于导水管7内，棒状掺稀土光纤1位于导热管7内，且棒状掺稀土光纤1和金属导热管4的两端均分别连接端帽一2内侧和端帽二3内侧，金属导热管4两端分别连接于端帽一2和端帽二3，端帽一2和端帽二3均有部分位于金属导热管4内，即金属导热管4包裹住棒状掺稀土光纤1，金属导热管4与棒状掺稀土光纤1之间充入导热液6并密封，导水管7包裹住两端帽以及带金属导热管4的棒状掺稀土光纤1，金属导热管4与导水管7之间注入液体9，导水管7与金属导热管4之间注入流动的液体，用于带走端帽组和金属导热管4的热量，使得棒状掺稀土光纤1均匀散热，保证棒状掺稀土光纤1有效均匀散热且不引入应力。
30.将棒状掺稀土光纤1垂直放置于端帽一2和端帽二3之间，通过端帽一固定装置121固定端帽一2，通过端帽二固定装置122固定端帽二3，端帽固定装置组在端帽组横截面的方向并不施加力，及不施加剪切力。只是在垂直端帽组横截面的方向提供拉力，让光纤在重力的作用下自然下垂。通过x维光纤观察装置125观察光纤是否在x维有偏移，通过x维调节装置123将光纤调正。通过y维光纤观察装置126观察光纤是否在y维有偏移，通过y维调节装置124将光纤调正。x y维光纤调节装置并不固定光纤端帽二3，所以不会对掺稀土光纤1与端帽二3的熔点造成损坏。光纤调正后，通过拉力可调装置120提供一个拉力，如：0.3n，让光纤绷直，这个拉力可调，可以适应不同的光纤与端帽熔接强度。所述掺稀土光纤1通过拉力可调装置使端帽与光纤熔点不受剪切力。
31.所述端帽一2和端帽二3的直径均大于棒状掺稀土光纤1的直径。
32.所述金属导热管4，由导热的金属或者金属合金构成，该金属导热管为铝导热管或铜导热管。
33.所述导热液6为水，或导热胶，或油。
34.所述金属导热管4通过密封胶一5熔接于端帽组的横截面上。
35.所述导水管7通过密封胶二8熔接于端帽组内侧上。
36.如图2所示，金属导热管4分为两半圆形金属导热管，包裹在棒状掺稀土光纤1周围,两半圆形金属导热管4通过密封胶一5粘合为一个圆形金属导热管。通过密封胶一5将圆形金属导热管4的一端固定在端帽二3的横截面上，端帽一2与金属导热管3之间留有空间，往金属导热管4中灌入导热液6，再用密封胶一5密封，同时将金属导热管4的另一端固定在端帽一2的横截面上。
37.如图3所示，导水管7分为两半圆形导水管，包裹在端帽一2和端帽二3周围，两半圆形导水管通过密封胶二8粘合为一个圆形导水管，所述导水管与端帽间留有空隙，可以注入流动的液体9带走端帽热量，通过密封胶二8可以将圆形的导水管7固定在端帽一2和端帽二3上。
38.如图4所示，导水管7上有一个进水口10和出水口11，用于通入流动的液体9，如：纯净水，可以带走端帽一2、端帽二3和金属导热管4的热量，保证棒状掺稀土光纤1及端帽一2、端帽二3有效均匀散热且不引入应力。
39.本发明的有益效果是：
40.1)便于掺稀土光纤的安装，拆卸以及运输；
41.2)端帽不受剪切力不易脱落；
42.3)端帽和光纤无差别散热，光纤散热更加均匀不会出现端帽翘起问题，大幅减小端帽剪切力；
43.4)360度无死角散热，散热大幅提升。
44.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。