用于光纖激光器的光纖冷卻裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及光纖激光器領域，具體而言，涉及一種用于光纖激光器的光纖冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]采用摻稀土光纖作為激光增益介質(zhì)的光纖激光器由于相比于其他類型激光器具有高效率、高光束質(zhì)量、結(jié)構(gòu)緊湊、維護成本低等諸多優(yōu)勢，近年來已廣泛應用于工業(yè)、醫(yī)療以及國防領域。然而，隨著輸出功率的提升，光纖激光器中的光纖在激光轉(zhuǎn)化的過程中由于量子虧損導致的熱效應愈發(fā)顯著。光纖熱效應會導致熱透鏡效應、熱致能量損耗、光纖熱損傷等問題。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中通常采用傳導冷卻方式來應對光纖激光器特別是高功率光纖激光器的熱效應問題，在此冷卻傳導方式中，光纖被固定于金屬熱沉，并通過介于光纖與金屬熱沉之間的傳導材料來疏散聚集于光纖內(nèi)的熱量。然而，由于光纖外層的涂覆層的耐溫較低(涂覆層的燃點通常低于200攝氏度)并且上述傳導材料難以與光纖表面和金屬熱沉表面緊密接合，導致傳導冷卻方式具有受限的散熱能力，從而制約光纖激光器的輸出功率提升。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種用于光纖激光器的光纖冷卻裝置，以改善現(xiàn)有技術(shù)中用于光纖激光器的光纖冷卻方式限制光纖激光器的輸出功率的問題。
[0005]本實用新型是這樣實現(xiàn)的:
[0006]—種用于光纖激光器的光纖冷卻裝置，包括光纖、光纖輸入夾持件、光纖輸出夾持件、以及供冷卻流體流動的冷卻管道，所述冷卻管道包括多個冷卻管和多個轉(zhuǎn)接夾持件，所述多個冷卻管中每兩個相鄰的冷卻管通過一個所述轉(zhuǎn)接夾持件連接，其中一個所述冷卻管位于所述冷卻管道的一端，另一個所述冷卻管位于所述冷卻管道的另一端，所述光纖輸入夾持件固定連接于所述位于所述冷卻管道一端的冷卻管，所述光纖輸出夾持件固定連接于所述位于所述冷卻管道另一端的冷卻管，所述光纖和所述冷卻流體均通過所述光纖輸入夾持件進入所述冷卻管道并且在依次經(jīng)過所述多個冷卻管后從所述光纖輸出夾持件引出，所述光纖在所述冷卻管道中被所述多個轉(zhuǎn)接夾持件夾持。
[0007]進一步地，所述多個轉(zhuǎn)接夾持件均為圓柱體，所述每個轉(zhuǎn)接夾持件設置有位于該轉(zhuǎn)接夾持件內(nèi)部中央位置處的光纖夾持通孔，所述每個轉(zhuǎn)接夾持件通過所述光纖夾持通孔來夾持所述光纖，所述每個轉(zhuǎn)接夾持件的內(nèi)部還設置有多個冷卻流體通道，所述冷卻流體通過所述多個冷卻流體通道穿過所述每個轉(zhuǎn)接夾持件。一方面，可以通過光纖夾持通孔對光纖進行夾持以防止光纖與冷卻管道的壁面接觸；另一方面，冷卻流體通道可以有助于冷卻流體在冷卻管中形成湍流，從而增強冷卻管中光纖與冷卻流體的熱交換能力。
[0008]進一步地，所述多個冷卻流體通道均勻地設置在與所述光纖夾持通孔同心的一個圓周上。以此方式設置冷卻流體通道有利于在冷卻管道中較好地形成湍流。
[0009]進一步地，所述光纖的外部包覆有涂覆層，所述涂覆層與所述光纖夾持通孔之間填充有低折射率膠層或?qū)岵牧蠈?。在此情況下，低折射率膠層或?qū)岵牧蠈佑兄诜€(wěn)固地夾持光纖；此外，由于光纖未被光纖夾持通孔夾持的部分直接接觸冷卻流體，并且光纖被光纖夾持通孔夾持的部分可以將其熱量通過低折射率膠層或?qū)岵牧蠈觽鲗е晾鋮s流體，從而可以在光纖與冷卻流體之間實現(xiàn)較好的換熱效果。
[0010]進一步地，所述光纖為剝離涂覆層的裸纖，所述光纖與所述轉(zhuǎn)接夾持件之間填充有低折射率膠層或?qū)岵牧蠈?。在此情況下，低折射率膠層或?qū)岵牧蠈佑兄诜€(wěn)固地夾持光纖；此外，由于光纖外部不存在涂覆層，因而可以不再受限于涂覆層的低耐熱溫度和低熱傳導率，使得可以實現(xiàn)更好的換熱效果。
[0011]進一步地，所述光纖輸入夾持件包括第一本體、設置于所述第一本體的光纖引入孔和至少一個冷卻流體導入孔，所述光纖通過所述光纖引入孔進入所述冷卻管道，所述冷卻流體經(jīng)過所述至少一個冷卻流體導入孔進入所述冷卻管道。通過此光纖輸入夾持件，可以方便地使光纖置于冷卻管道中并且可以方便地向冷卻管道中引入冷卻流體以對光纖進行冷卻。
[0012]進一步地，所述光纖輸出夾持件包括第二本體、設置于所述第二本體的光纖引出孔和至少一個冷卻流體導出孔，所述光纖通過所述光纖引出孔從所述冷卻管道引出，所述冷卻流體通過所述至少一個冷卻流體導出孔從所述冷卻管道導出。通過此光纖輸出夾持件，可以方便地將光纖從冷卻管道的另一端引出并且可以方便地從冷卻管道的另一端導出與光纖進行熱交換后的冷卻流體。
[0013]進一步地，所述冷卻管中的每個冷卻管的內(nèi)壁面設置有耐高溫材料層且經(jīng)過防腐處理。因此，在對光纖進行冷卻的過程中，可以防止冷卻管由于冷卻流體過熱而發(fā)生變形并且可以防止冷卻管受到冷卻流體腐蝕。
[0014]進一步地，所述冷卻管為柔性管。在此情況下，可以容易地對冷卻管道進行盤繞以符合于光纖環(huán)的形狀。
[0015]進一步地，所述冷卻流體選自去離子水和氟化液中的一種。去離子水和氟化液二者均具有較高的透光率、高流動性、高對流換熱系數(shù)、高材料相容性以及與光纖的涂覆層相比較低的折射率，因而可以較好地對光纖激光器中的光纖進行冷卻。
[0016]本實用新型實現(xiàn)的有益效果:本實用新型實施例提供的用于光纖激光器的光纖冷卻裝置在工作時，光纖可以通過光纖輸入夾持件和光纖輸出夾持件保持在冷卻管道中，并且可以通過轉(zhuǎn)接夾持件的夾持作用而不與冷卻管道中的冷卻管的壁面接觸，從而使光纖的表面均可以與在冷卻管道中單向流動的冷卻流體直接接觸，以使光纖可以通過與冷卻流體進行對流熱交換而被有效地冷卻。由此可以看出，本實用新型實施例提供的用于光纖激光器的光纖冷卻裝置可以通過采用強制性流體對流冷卻方式有效地對光纖進行冷卻，從而有利于提升光纖激光器的輸出功率，并且有利于抑制光纖激光器中與光纖溫度相關的負面物理效應。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型實施例提供的用于光纖激光器的光纖冷卻裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2是本實用新型實施例提供的用于光纖激光器的光纖冷卻裝置中的轉(zhuǎn)接夾持件的示意性剖視圖；
[0019]圖3是本實用新型實施例提供的用于光纖激光器的光纖冷卻裝置中的光纖輸入夾持件的端面示意圖；
[0020]圖4是本實用新型實施例提供的用于光纖激光器的光纖冷卻裝置中的光纖輸出夾持件的端面示意圖。
[0021]其中，附圖標記匯總?cè)缦?光纖110，光纖輸入夾持件120，光纖輸出夾持件150，7令卻管130，轉(zhuǎn)接夾持件140，光纖夾持通孔141，冷卻流體通道142，第一本體121，光纖引入孔122，冷卻流體導入孔123，第二本體151，光纖引出孔152，冷卻流體導出孔153。
【具體實施方式】
[0022]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中用于光纖激光器的光纖冷卻方式限制光纖激光器的輸出功率的問題，本發(fā)明人構(gòu)思出一種用于光纖激光器的光纖冷卻裝置。該光纖冷卻裝置包括光纖、光纖輸入夾持件、光纖輸出夾持件以及供冷卻流體流動的冷卻管道，所述冷卻管道包括多個冷卻管和用于連接所述多個冷卻管的多個轉(zhuǎn)接夾持件，光纖輸入夾持件和光纖輸出夾持件分別固定連接于所述冷卻管道的兩端，所述光纖和所述冷卻流體均通過光纖輸入夾持件進入冷卻管道并且在依次經(jīng)過所述多個冷卻管后從所述光纖輸出夾持件引出，所述光纖在冷卻管道中被所述多個轉(zhuǎn)接夾持件夾持。在該光纖冷卻裝置工作時，光纖可以通過光纖輸入夾持件和光纖輸出夾持件保持在冷卻管道中，并且可以通過轉(zhuǎn)接夾持件的夾持作用而不與冷卻管道中的冷卻管的壁面接觸，從而使光纖的表面均可以與在冷卻管道中單向流動的冷卻流體直接接觸，以使光纖可以通過與冷卻流體進行對流熱交換而被有效地冷卻。
[0023]下面將結(jié)合本實用新型實施例中附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中