本发明涉及一种用于大功率光纤耦合模组的散热盖板及其使用方法,属于半导体激光器。
背景技术:
1、激光具有光束质量好、效率高、稳定性高等优点,被广泛应用于激光光纤通讯、激光空间远距通讯、激光雕刻、激光打标、汽车制造等领域。
2、半导体泵浦光纤激光器、固体激光器和气体激光器输出功率高、光束质量好,在工业、科研和军事等要求高激光功率输出和高激光光束质量的领域已经获得了广泛应用。光纤激光器对泵浦源的亮度有严格要求,目前主要采用半导体光纤耦合模块作为泵浦源。相较于其他泵浦方式,半导体激光二极管光泵浦方式具有电光转换效率高、结构紧凑、成本低和寿命长等优点,目前广泛应用于泵浦固体激光器和光纤激光器等。
3、常见的大功率半导体激光芯片由半导体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜,组成谐振腔,使光振荡、反馈,产生光的辐射放大,输出激光。光纤耦合是最为普遍提高输出能量的方式,如图1所示,芯片在阶梯状热沉上呈两路对称分布,经过快轴准直,慢轴准直,反射镜调节,偏振合束后耦合进光纤,器件每经过一个透镜就会形成一部分杂散光,杂散光会无序的分布在光刻内部,按照整体耦合效率85%计算,目前一个输出1000w的光纤耦合模块内部杂散光功率约为180w,这些光散落在模块内部,对芯片、胶水和散热都影响巨大,加速芯片,胶水的失效,导致光刻过热等,仅仅通过底部水冷散热方式已经不能满足超大功率模块散热需求。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本发明提供一种用于大功率光纤耦合模组的散热盖板,加入格栅将内部杂散光吸收,并从盖板上方导出散掉,减轻了底部散热压力,同时,格栅将管壳内部划分成多个小区域,相互之间光独立,不会产生串扰,并且是在产品制作完成后加入散热盖板,不会影响产品的制作。
2、本发明还提供上述大功率光纤耦合模组散热盖板的使用方法。
3、本发明的技术方案如下:
4、一种用于大功率光纤耦合模组的散热盖板,包括上盖板和下盖板,其中,下盖板一侧对称设置有若干分离格栅,分离格栅中间设置有阻挡格栅,下盖板另一侧分别设置有第一侧面格栅和第二侧面格栅,下盖板上侧设置有上盖板。
5、分离格栅用于将每一路芯片进行单独隔离,阻挡格栅用于隔绝对向设置的芯片光路的散光,防止形成对打,并且吸光导热,第一侧面格栅和第二侧面格栅用于吸收偏振合束器、快轴转换透镜和耦合透镜两侧的散光。
6、根据本发明优选的,分离格栅、阻挡格栅、第一侧面格栅和第二侧面格栅顶部高度相同,上盖板上侧垂直设置有若干散热块,方便各格栅接触上盖板散热。
7、根据本发明优选的,上盖板和下盖板之间设置有半导体制冷板,上盖板上设置有散热风扇,提高散热效率。
8、根据本发明优选的,第一侧面格栅包括若干并列设置的挡光格栅,第二侧面格栅包括v型格栅、格栅a和格栅b,v型格栅一侧并排设置有若干格栅a,格栅a一侧并列设置有若干格栅b。
9、v型格栅用于防止偏振合束器漏光散射到芯片区域,并且将光反射到格栅a处,挡光格栅、格栅a和格栅b吸收偏振合束器、快轴转换透镜和耦合透镜两侧的散光。
10、根据本发明优选的,阻挡格栅底部为阶梯状,匹配光纤耦合模块的阶梯状热沉。
11、根据本发明优选的,分离格栅厚度为0.8-1.2mm,阻挡格栅厚度为2-2.2mm。
12、上述用于大功率光纤耦合模组的散热盖板的使用方法,步骤如下:
13、(1)光纤耦合模块生产完毕之后,在管壳上预留通孔,然后将光纤耦合模块放置于下盖板上侧,下盖板上的分离格栅、阻挡格栅、第一侧面格栅和第二侧面格栅分别穿过对应的预留通孔,置于光纤耦合模块内部;
14、(2)上盖板的分离格栅、阻挡格栅、第一侧面格栅和第二侧面格栅上部放置隔离层(铟膜、石墨片或硅脂),然后在隔离层上侧放置半导体制冷板,半导体制冷板上侧在贴一层铟膜;
15、(3)将上盖板通过螺栓固定于下盖板,完成散热盖板组装;
16、(4)使用时,光纤耦合模块产生的散光被对应的分离格栅、阻挡格栅、第一侧面格栅和第二侧面格栅吸收,热量传递至上盖板散掉。
17、本发明的有益效果在于:
18、本发明加入格栅将内部杂散光吸收,并从盖板上方导出散掉,减轻了底部散热压力,同时,格栅将管壳内部划分成多个小区域,相互之间光独立,不会产生串扰,并且是在产品制作完成后加入散热盖板,不会影响产品的制作。
1.一种用于大功率光纤耦合模组的散热盖板,其特征在于,包括上盖板和下盖板,其中,下盖板一侧对称设置有若干分离格栅,分离格栅中间设置有阻挡格栅,下盖板另一侧分别设置有第一侧面格栅和第二侧面格栅,下盖板上侧设置有上盖板。
2.如权利要求1所述的用于大功率光纤耦合模组的散热盖板,其特征在于,分离格栅、阻挡格栅、第一侧面格栅和第二侧面格栅顶部高度相同,上盖板上侧垂直设置有若干散热块。
3.如权利要求2所述的用于大功率光纤耦合模组的散热盖板,其特征在于,上盖板和下盖板之间设置有半导体制冷板,上盖板上设置有散热风扇。
4.如权利要求3所述的用于大功率光纤耦合模组的散热盖板,其特征在于,第一侧面格栅包括若干并列设置的挡光格栅,第二侧面格栅包括v型格栅、格栅a和格栅b,v型格栅一侧并排设置有若干格栅a,格栅a一侧并列设置有若干格栅b。
5.如权利要求4所述的用于大功率光纤耦合模组的散热盖板,其特征在于,阻挡格栅底部为阶梯状。
6.如权利要求5所述的用于大功率光纤耦合模组的散热盖板,其特征在于,分离格栅厚度为0.8-1.2mm,阻挡格栅厚度为2-2.2mm。
7.如权利要求5所述的用于大功率光纤耦合模组的散热盖板的使用方法,其特征在于,步骤如下:
