一種窄線寬光纖激光器封裝裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光纖封裝領(lǐng)域，尤其涉及一種窄線寬光纖激光器封裝裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]窄線寬光纖激光器因其具有光譜線寬窄(幾十Khz、幾Khz甚至更低)、頻率可調(diào)諧、相干長度長、噪聲低、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。其已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光纖傳感、相干光通信、相干測距、激光雷達(dá)、氣體檢測、原子捕獲與冷卻、生物醫(yī)療等領(lǐng)域。
[0003]基于光纖激光器的窄線寬技術(shù)按照腔結(jié)構(gòu)分為線形腔與環(huán)形腔兩種，環(huán)形腔窄線寬光纖激光器由于其腔長較長，會有多個(gè)模式產(chǎn)生，因此該類型激光器存在頻率漂移大、易跳模等問題，目前還沒有采用該方案的成熟商用化產(chǎn)品。目前商用化相對較成熟的窄線寬光纖激光器多采用線形腔結(jié)構(gòu)，線型腔窄線寬光纖激光器分為分布反饋(DFB)光纖激光器與分布布拉格反射(DBR)光纖激光器兩種。對于DFB與DBR窄線寬光纖激光器，需要對其核心光柵及摻雜光纖進(jìn)行處理，從而提高窄線寬光纖激光器的頻率穩(wěn)定性，降低相位噪聲及相對強(qiáng)度噪聲。
[0004]影響窄線寬光纖激光器穩(wěn)定的主要因素有溫度、聲音、振動(dòng)等，目前雖然針對影響窄線寬光纖激光器穩(wěn)定的問題，有一些專利提出了部分解決方法，如專利W02006000543A3，針對振動(dòng)對激光器的影響，設(shè)計(jì)了一種特殊的結(jié)構(gòu)來減小外界振動(dòng)對激光器的影響，該專利只考慮振動(dòng)對窄線寬光纖激光器的影響；針對溫度對激光器的影響，專利TO2006000543A3采用負(fù)熱膨脹系數(shù)材料補(bǔ)償溫度對激光器的影響，但是該專利一方面只考慮溫度的影響，另一方面這種方式不能主動(dòng)調(diào)節(jié)激光器內(nèi)部光柵及摻雜光纖的溫度，不利于采用溫度調(diào)諧激光器；另外，也有采用主動(dòng)穩(wěn)頻的方式來達(dá)到穩(wěn)頻、減小相位噪聲的目的，如專利W02013117199A1采用主動(dòng)穩(wěn)頻的方式。這些方法都只是考慮了一個(gè)或者兩個(gè)因素對窄線寬光纖激光器的影響，導(dǎo)致窄線寬光纖激光器對應(yīng)用環(huán)境要求較為苛刻，這些都不利于窄線寬光纖激光器應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種窄線寬光纖激光器封裝裝置，本實(shí)用新型采用半導(dǎo)體制冷器主動(dòng)溫控方式，結(jié)合隔熱材料來達(dá)到減小溫度對激光器穩(wěn)定性的影響。另外，本發(fā)明還采用隔音材料及減震材料來減小外界聲音及振動(dòng)對窄線寬光纖激光器的影響。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種窄線寬光纖激光器封裝裝置，其特征在于，包括:最頂層減震裝置;第一層外殼，第二層隔音材料，第三層隔熱材料，第四層金屬材料，第五層光纖光柵和底部散熱片；
[0007]所述第四層金屬材料的內(nèi)部用于固定第五層光纖光柵并使其導(dǎo)熱均勻;所述第四層金屬材料的下端設(shè)有一凹槽，用于放置熱敏電阻;所述熱敏電阻的下端設(shè)有半導(dǎo)體制冷器。
[0008]優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體制冷器的兩端設(shè)有從下到上依次排列的下層減震材料，中層隔音材料和上層絕熱材料;所述上層絕熱材料為氣凝膠，用于隔絕底部散熱片的熱量;所述下層減震材料為減震膠墊;所述下層減震材料，中層隔音材料和上層絕熱材料之間通過隔熱膠水粘合。
[0009]優(yōu)選的，所述最頂層減震裝置由鈑金件和減震材料構(gòu)成;所述鈑金件用于固定整個(gè)裝置，其外觀平整;所述減震材料設(shè)置于鈑金件的內(nèi)側(cè)。
[0010]優(yōu)選的，所述減震材料為減震粒;所述減震粒固定在鈑金件內(nèi)側(cè)，所述鈑金件通過螺柱與底部散熱片固定。
[0011]優(yōu)選的，所述第一層外殼為導(dǎo)熱系數(shù)低的PVC外殼;所述PVC外殼覆蓋該層裝置的整個(gè)外部，使該層內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外界環(huán)境溫度相隔絕，并其固定支撐作用。
[0012]優(yōu)選的，所述第二層隔音材料采用高分子材料、金屬粉末及助劑復(fù)合而成;所述第二層隔音材料通過隔熱膠水與第一層外殼粘合;所述第三層隔熱材料采用氣凝膠，通過隔熱膠水與隔音材料粘合。
[0013]優(yōu)選的，所述熱敏電阻為薄片型，其與第四層金屬材料及半導(dǎo)體制冷器充分接觸。
[0014]優(yōu)選的，所述第四層金屬材料為兩塊導(dǎo)熱材料;所述兩塊導(dǎo)熱材料的內(nèi)部分別加工為與第五層光纖光柵外觀相匹配的半圓形凹槽狀，兩側(cè)設(shè)有光纖光柵的光纖的出纖小孔，且凹槽內(nèi)涂有導(dǎo)熱材料;所述第五層光纖光柵置于兩塊導(dǎo)熱材料的半圓形凹槽內(nèi)，所述光纖光柵的光纖通過膠水固定在出纖小孔上;所述兩塊導(dǎo)熱材料通過螺絲固定在一起。
[0015]優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體制冷器為長條形的溫控器件，其寬度寬于第四層金屬材料，其長度覆蓋光纖光柵中刻有光柵的長度部分;所述半導(dǎo)體制冷器與第四層金屬材料之間涂有導(dǎo)熱硅脂。
[0016]優(yōu)選的，所述第四層金屬材料為鋁塊或銅塊。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是:當(dāng)外界環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，會影響窄線寬激光器內(nèi)部光柵的折射率及光柵周期，導(dǎo)致窄線寬光纖器的輸出波長會發(fā)生變化，并且頻率穩(wěn)定性會降低、相位噪聲會變大。因此，本發(fā)明采用半導(dǎo)體制冷器與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻構(gòu)成的主動(dòng)溫控方式來穩(wěn)定激光器溫度，另外采用導(dǎo)熱系數(shù)極低的材料來確保激光器溫度恒定。夕卜界環(huán)境的振動(dòng)及聲音會導(dǎo)致激光器內(nèi)部的光柵發(fā)生應(yīng)變，同樣也會導(dǎo)致激光器的輸出波長發(fā)生變化，頻率穩(wěn)定性降低，因此，本發(fā)明采用隔音材料及減震材料來減小振動(dòng)與聲音對窄線寬激光器的影響。
[0018]1、采用氣凝膠作為結(jié)構(gòu)件的隔熱材料，其極低的導(dǎo)熱系數(shù)能夠很好的隔絕外界環(huán)境溫度的影響，確保激光器溫度穩(wěn)定；
[0019]2、使用隔音材料，減小外部聲音對激光器的影響；
[0020]3、結(jié)構(gòu)上考慮使用減震材料，減小振動(dòng)對激光器的影響；
[0021]4、采用半導(dǎo)體制冷器與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(TEC與NTC)構(gòu)成的主動(dòng)控溫方式，方便外部根據(jù)需要來控制不同的溫度，同時(shí)也方便利用溫度對激光器進(jìn)行調(diào)諧；
[0022]5、尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，綜合考慮了影響窄線寬光纖激光器的因素，使DFB及DBR窄線寬光纖激光器能夠在更加惡劣的環(huán)境下使用。
[0023]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本實(shí)用新型的一種窄線寬光纖激光器封裝裝置不局限于實(shí)施例。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型的主視圖；
[0025]圖2是本實(shí)用新型的爆炸圖；
[0026]圖3是本實(shí)用新型的最頂層減震裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是本實(shí)用新型的第一層外殼結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5是本實(shí)用新型的第四層金屬材料和第五層光纖光柵結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6是本實(shí)用新型的地步散熱片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖7是本實(shí)用新型的側(cè)面剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例1
[0032]參見圖1至圖6所示，本實(shí)用新型的一種窄線寬光纖激光器封裝裝置，其特征在于，包括:最頂層減震裝置10;第一層外殼20，第二層隔音材料30，第三層隔熱材料40，第