本發明涉及激光技術領域，尤其涉及一種冷卻裝置及其制造方法。

背景技術：

光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質的激光器，由于光纖激光器具有光束質量好、效率高、結構緊湊、免維護等諸多優勢，因而其在工業、國防、科研、醫療等多個領域具有極為廣泛的應用前景。在一些需要較高激光輸出功率的場合中，可以通過提高注入的泵浦功率，從而獲得所需的激光輸出功率。然而，由于光纖熔接之前需要先對其進行涂覆層剝除，這種剝除破壞了其原有的涂覆層界面，隨著注入的泵浦功率的增加，漏光現象增強，并在界面沉積處形成熱點，使泵浦臂與集束器之間的光纖熔接點處的負載壓力大大提高，從而使光纖激光器的工作可靠性變差。同時，由于泵浦臂采用的光纖較細，沒有專門的冷卻方案對其進行冷卻保護，也極大地限制了熔接點處的功率負載能力。

目前，對熔接點處的冷卻處理方法主要為：(1)將熔接點兩端的光纖固定，直接把熔接點貼合在散熱板上進行冷卻；(2)將包括熔接點的兩段裸纖放入商用光纖再涂覆機中，完成涂覆后再貼合在散熱板上進行冷卻。對于上述第一種冷卻處理方法，由于光纖界面與散熱板的貼合界面較小，貼合度較差，導致散熱不通暢，從而增加了熔接點的熱致損傷風險。而對于上述第二種冷卻實現方式，由于商用光纖再涂覆機制造的新涂覆層無法與原涂覆層界面完全貼合，使貼合縫隙處發生漏光，當注入的泵浦功率增大時，漏光增強，并在界面沉積處形成熱點，從而大大提高了熔接點處的熱致損傷風險。

技術實現要素：

本發明的第一目的在于提供一種冷卻裝置，以解決光纖熔接點熱致損傷風險較高、漏光及發熱現象嚴重的技術問題。

本發明提供的冷卻裝置，應用于熔接后的第一光纖和第二光纖，所述第一光纖包括第一原光纖段和剝除其包層的第一裸光纖段，所述第二光纖包括第二原光纖段和剝除其包層的第二裸光纖段，所述第一裸光纖段的自由端與所述第二裸光纖段的自由端熔接。包括套設在熔接點外部的硬質透明管、設置在所述硬質透明管與第一涂覆區接縫處的高折射率膠、設置在所述硬質透明管與第二涂覆區接縫處的高折射率膠及設置在所述硬質透明管下方的散熱板。

所述硬質透明管為兩端開口結構。

所述第一裸光纖段與所述第二裸光纖段位于所述硬質透明管內。

所述第一涂覆區設置在靠近第一包層斷口的所述第一原光纖段上，所述第二涂覆區設置在靠近第二包層斷口的所述第二原光纖段上。

所述散熱板的上表面設有第三涂覆區，所述硬質透明管的下部與所述第三涂覆區之間設置有高折射率膠。

所述硬質透明管與所述第一涂覆區接縫處、所述硬質透明管與所述第二涂覆區接縫處及所述硬質透明管與所述散熱板之間的高折射率膠的折射率均大于1.55。

進一步的，所述硬質透明管為玻璃管。

進一步的，所述玻璃管為光滑玻璃管，或者所述玻璃管為毛玻璃管。

進一步的，所述熔接點設置在所述硬質透明管的40％-60％的管段區域內。

進一步的，設置在所述硬質透明管與所述第一涂覆區接縫處、所述硬質透明管與所述第二涂覆區接縫處及所述硬質透明管與所述散熱板之間的高折射率膠為紫外膠。

進一步的，所述第一光纖為單包層光纖或者雙包層光纖，所述第二光纖為單包層光纖或者雙包層光纖。

本發明帶來的有益效果是：

通過在第一光纖與第二光纖的熔接點外部套設一兩端為開口結構的硬質透明管，分別在硬質透明管與第一涂覆區的接縫處、硬質透明管與第二涂覆區的接縫處設置高折射率膠，并在硬質透明管下方設置散熱板，其中，第一裸光纖段與第二裸光纖段位于硬質透明管內，第一涂覆區設置在靠近第一包層斷口的第一原光纖段上，第二涂覆區設置在靠近第二包層斷口的第二原光纖段上，在散熱板上設有第三涂覆區，并且，硬質透明管的下部與第三涂覆區之間設置有高折射率膠。在硬質透明管與第一涂覆區接縫處、硬質透明管與第二涂覆區接縫處及硬質透明管與散熱板之間的高折射率膠的折射率均大于1.55。

通過在熔接點外部設置套設在其上的硬質透明管，并將硬質透明管貼合設置在散熱板的上表面上，利用散熱板的制冷原理對硬質透明管的下表面進行散熱，從而達到對熔接點進行散熱的目的。同時，通過在硬質透明管兩端及底部設置高折射率膠，利用硬質透明管的散射作用，實現了將第一包層斷口與第二包層斷口缺陷處的漏光剝除并散射到硬質透明管外部的目的，減少了熱量在第一包層斷口與第二包層斷口處的積累，大大改善了熱沉積現象，從而降低了熔接點處的熱致損傷風險。此外，通過在熔接點外部周圍設置硬質透明管，利用硬質透明管對脆弱的熔接點及其附近的熔接區域進行保護，大大提高了光纖激光器的工作可靠性。

本發明的第二目的在于提供一種冷卻裝置的制造方法，以解決光纖熔接點熱致損傷風險較高、漏光及發熱現象嚴重及無法對熔接區域提供直接保護的技術問題。

本發明提供的冷卻裝置的制造方法，用于制造上述冷卻裝置，從而對熔接點進行冷卻，該冷卻裝置的制造方法包括：

S1：在所述第一光纖與所述第二光纖的所述熔接點上套入所述硬質透明管，使所述熔接點位于所述硬質透明管的管段區域內；

S2：對步驟S1中定位完成的所述硬質透明管進行固定，具體操作為：在所述硬質透明管與所述第一涂覆區之間的接縫處涂覆高折射率膠，使高折射率膠將該接縫完全覆蓋；在所述硬質透明管與所述第一涂覆區之間的接縫處涂覆高折射率膠，使高折射率膠將該接縫完全覆蓋；

S3：在所述散熱板上表面的所述第三涂覆區涂覆高折射率膠；

S4：將S2中的熔接點置于S3中涂覆有高折射率膠的所述第三涂覆區，使高折射率膠固化，并將高折射率膠限定在所述硬質透明管的下表面與所述散熱板的上表面之間。

進一步的，所述的在熔接前的所述第一光纖或者所述第二光纖上套入所述硬質透明管的步驟之前，包括對所述第一涂覆區、所述第一裸光纖段、所述第一包層斷口、所述第二涂覆區、所述第二裸光纖段和所述第二包層斷口進行充分清潔的步驟。

進一步的，所述的分別在所述硬質透明管與所述第一涂覆區之間的接縫處、在所述硬質透明管與所述第二涂覆區之間的接縫處涂覆高折射率膠的步驟中，所述高折射率膠為自然流動至上述各接縫中。

進一步的，所述的在所述散熱板上表面的所述第三涂覆區涂覆高折射率膠的步驟之前，包括對第三涂覆區進行充分清潔的步驟。

本發明帶來的有益效果是：

首先，在第一光纖與第二光纖的熔接點上套入硬質透明管，使熔接點位于硬質透明管的管段區域中；其次，對上述定位完成的硬質透明管進行固定：在硬質透明管與第一涂覆區之間的接縫處涂覆高折射率膠，再在硬質透明管與第二涂覆區之間的接縫處涂覆高折射率膠，使高折射率膠分別將上述各接縫完全覆蓋；然后，在散熱板上表面的第三涂覆區涂覆高折射率膠；最后，將已經被硬質透明管及其兩端的高折射率膠密封的熔接點置于第三涂覆區上，使高折射率膠固化，以將包含有熔接點的硬質透明管固定在散熱板上，并使高折射率膠限定在上述硬質透明管的下表面與散熱板的上表面之間。

通過上述利用散熱板對包含有熔接點的硬質透明管進行冷卻處理的步驟，實現了對熔接點的可靠散熱。并且，通過在硬質透明管兩端及底部設置高折射率膠，利用硬質透明管的散射作用，實現了將第一包層斷口與第二包層斷口缺陷處的漏光剝除并散射到硬質透明管外部的目的，減少了熱量在第一包層斷口與第二包層斷口處的積累，大大改善了熱沉積現象，從而降低了熔接點處的熱致損傷風險。此外，通過在熔接點外部周圍設置硬質透明管，利用硬質透明管對脆弱的熔接點及其附近的熔接區域進行保護，大大提高了光纖激光器的工作可靠性。另外，這種冷卻裝置的制造方法是直接在工作中的散熱板上進行涂覆，從而將硬質透明管固定在散熱板上的，保證了高折射率膠固化后與散熱板的緊密接觸，有效地降低了熱阻，大大提高了散熱效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例冷卻裝置的結構示意圖；

圖2為本實施例熔接后的第一光纖和第二光纖的結構示意圖；

圖3為本實施例硬質透明管涂覆高折射率膠后的結構示意圖；

圖4為本實施例冷卻裝置的制造方法的流程框圖。

圖標：10-第一光纖；20-第二光纖；30-熔接點；40-硬質透明管；50-高折射率膠；60-散熱板；101-第一原光纖段；102-第一裸光纖段；103-第一包層斷口；201-第二原光纖段；202-第二裸光纖段；203-第二包層斷口；501-第一涂覆區；502-第二涂覆區；503-第三涂覆區。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

如圖1所示，本實施例提供了一種冷卻裝置，應用于熔接后的第一光纖10和第二光纖20，具體的，如圖2所示，第一光纖10包括第一原光纖段101和剝除其包層的第一裸光纖段102，第二光纖20包括第二原光纖段201和剝除其包層的第二裸光纖段202，第一裸光纖段102的自由端與第二裸光纖段202的自由端熔接。

該冷卻裝置包括套設在熔接點30外部的硬質透明管40、設置在硬質透明管40與第一涂覆區501接縫處的高折射率膠50、設置在硬質透明管40與第二涂覆區502接縫處的高折射率膠50及設置在硬質透明管40下方的散熱板60。其中，硬質透明管40為兩端開口結構，第一裸光纖段102與第二裸光纖段202位于硬質透明管40內，并且，第一涂覆區501設置在靠近第一包層斷口103的第一原光纖段101上，第二涂覆區502設置在靠近第二包層斷口203的第二原光纖段201上，散熱板60的上表面設置有第三涂覆區503，高折射率膠50只存在于硬質透明管40的下部與第三涂覆區503之間的位置上。其中，硬質透明管40與第一涂覆區501接縫處、硬質透明管40與第二涂覆區502接縫處及硬質透明管40與散熱板60之間的高折射率膠50的折射率均大于1.55。

通過在熔接點30外部設置套設在其上的硬質透明管40，并將硬質透明管40貼合設置在散熱板60的上表面上，利用散熱板60的制冷原理對硬質透明管40的下表面進行散熱，從而達到對熔接點30進行散熱的目的。同時，通過在硬質透明管40兩端及底部設置高折射率膠50，利用硬質透明管40的散射作用，實現了將第一包層斷口103與第二包層斷口203缺陷處的漏光剝除并散射到硬質透明管40外部的目的，減少了熱量在第一包層斷口103與第二包層斷口203處的積累，大大改善了熱沉積現象，從而降低了熔接點30處的熱致損傷風險。此外，通過在熔接點30外部周圍設置硬質透明管40，利用硬質透明管40對脆弱的熔接點30及其附近的熔接區域進行保護，大大提高了光纖激光器的工作可靠性。

本實施例中，散熱板60可以是散熱性較好的金屬水冷板，如鋁合金水冷板。水冷板是利用液體在密閉裝置中的循環，將吸收的熱量散發到面積更大的板狀結構上來實現散熱目的的。之后，經過冷卻作用后的液體再次回流至吸熱設備，使吸熱設備再次對其進行冷卻處理，以保證進行循環冷卻的液體始終處于所需的溫度狀態。水冷散熱的效率通常為傳統風冷方式的二十倍以上，本實施例中，通過設置水冷板來對熔接點30進行冷卻處理，有效地降低了熱阻，大大提高了散熱效率。

請繼續參照圖1，本實施例中，熔接點30設置在硬質透明管40的40％-60％的管段區域內，且使第一裸光纖段102和第二裸光纖段202盡可能居中設置在上述硬質透明管40中。這樣的設置，能夠更好地利用硬質透明管40的散射作用將缺陷處的漏光均勻導出，從而減少熱量在第一包層斷口103與第二包層斷口203缺陷處的積累。

此外，本實施例中，硬質透明管40可以是玻璃管，具體的，上述玻璃管可以是表面相對光滑的光滑玻璃管，也可以是表面較為粗糙的毛玻璃管，其只要是能夠利用自身的散射作用實現對管內漏光的導出即可。并且，本實施例中，玻璃管還可以是硬度及強度等級較高的粗玻璃管，或者是硬度及強度等級較低的細玻璃管，其只要是能夠實現對熔接點30的機械保護及對管內漏光的可靠導出即可。

此外，本實施例中，硬質透明管40可以是上述玻璃管的形式，但不僅僅局限于這種形式，還可以是其他形式的硬質透明管，如藍寶石材質的透明管，其只要是通過這種硬質透明管40能夠實現對熔接點的直接保護，并且利用硬質透明管40自身的散射作用將管內的漏光可靠導出即可。

該冷卻裝置的應用范圍十分廣泛，可以是對圖2中所示這種第一光纖10與第二光纖20芯徑相同時的熔接點30的冷卻，也可以是對第一光纖10與第二光纖20芯徑不同時的熔接點30的冷卻。并且，本實施例中，第一光纖10與第二光纖20可以是125um、220um或者400um等多種不同規格。

請繼續參照圖1，本實施例中，設置在硬質透明管40與第一涂覆區501接縫處、硬質透明管40與第二涂覆區502接縫處及硬質透明管40與散熱板60之間的高折射率膠50均為紫外膠。

紫外膠的固化原理為：紫外膠中的光引發劑在紫外線的照射下產生活性自由基或者陽離子，隨后引發單體聚合、交聯和接支等化學反應，從而使液態紫外膠迅速由液態轉化為固態，實現固化。

通過在硬質透明管40的下部與第三涂覆區503之間設置折射率較高的紫外膠來實現固化，不僅使硬質透明管40內部的漏光有效地導出至外環境中，而且由于紫外膠的快速固化特性，使得硬質透明管40能夠迅速貼合在散熱板60上，大大提高了本實施例冷卻裝置的冷卻效率，且紫外膠相對安全，對環境污染較小。

本實施例中，第一光纖10可以是單包層光纖，也可以是雙包層光纖，對應地，第二光纖20也可以是單包層光纖或者雙包層光纖中的一種。

本實施例還提供了一種冷卻裝置的制造方法，用于制造上述冷卻裝置，從而對熔接點30進行冷卻，具體的，如圖4所示，該冷卻裝置的制造方法包括步驟S10至步驟S60。首先，在熔接前的第一光纖10或者第二光纖20上套入硬質透明管40，并將上述第一光纖10或者第二光纖20與未套入硬質透明管40的第二光纖20或者第一光纖10進行熔接。當熔接完成后，推動硬質透明管40至熔接點30上，以保證熔接點30完全落入硬質透明管40的管段中；其次，對上述定位完成的硬質透明管40進行固定，具體固定方法為：如圖3所示，在硬質透明管40與第一涂覆區501之間的接縫處涂覆高折射率膠50，再在硬質透明管40與第二涂覆區502之間的接縫處涂覆高折射率膠50，使高折射率膠50分別將上述各接縫完全覆蓋；然后，在散熱板60上表面的第三涂覆區503涂覆高折射率膠50；最后，將已經被硬質透明管40及其兩端的高折射率膠50密封的熔接點30置于第三涂覆區503上，使高折射率膠50固化，以將包含有熔接點30的硬質透明管40固定在散熱板60上，并使高折射率膠50限定在上述硬質透明管40的下表面與散熱板60的上表面之間。

通過上述利用散熱板60對包含有熔接點30的硬質透明管40進行冷卻處理的步驟，實現了對熔接點30的可靠散熱。并且，通過在硬質透明管40兩端及底部設置高折射率膠50，利用硬質透明管40的散射作用，實現了將第一包層斷口103與第二包層斷口203缺陷處的漏光剝除并散射到硬質透明管40外部的目的，減少了熱量在第一包層斷口103與第二包層斷口203處的積累，大大改善了熱沉積現象，從而降低了熔接點30處的熱致損傷風險。此外，通過在熔接點30外部周圍設置硬質透明管40，利用硬質透明管40對脆弱的熔接點30及其附近的熔接區域進行保護，大大提高了光纖激光器的工作可靠性。另外，這種冷卻裝置的制造方法是直接在工作中的散熱板60上進行涂覆，從而將硬質透明管40固定在散熱板60上的，保證了高折射率膠50固化后與散熱板60的緊密接觸，有效地降低了熱阻，大大提高了散熱效率。

為了提高第一光纖10與第二光纖20的熔接質量，在熔接前的第一光纖10或者第二光纖20上套入硬質透明管40的步驟之前，可以對第一涂覆區501、第一裸光纖段102、第一包層斷口103、第二涂覆區502、第二裸光纖段202和第二包層斷口203進行充分清潔。這種清潔處理，降低了光纖之間的連接損耗，改善了由于纖芯堵塞造成的光信號無法傳輸的現象，大大提高了光纖激光器的工作可靠性。

此外，本實施例中，在硬質透明管40與第一涂覆區501的接縫處、硬質透明管40與第二涂覆區502的接縫處涂覆高折射率膠50的過程中，可以使高折射率膠50自然流動至上述各接縫處。這種自然流動的涂覆方式，保證了高折射率膠50在各涂覆區填充時均勻性，降低了由于涂覆不均勻而在硬質透明管40兩端出現的熱沉積現象，在一定程度上減小了熔接點30處的熱致損傷。

需要說明的是，本實施例中，高折射率膠50的自然流動可以采用滴涂的方式，即將一定量的高折射率膠50緩慢滴在待涂覆區中，使其均勻涂覆在上述區域中。

另外，本實施例中，在散熱板60上表面的第三涂覆區503涂覆高折射率膠50的步驟之前，還可以對第三涂覆區503進行充分清潔。這種清潔處理過程，減小了由于第三涂覆區503表面潔凈度差而造成的液體膠涂覆過程中出現的氣泡現象，提高了高折射率膠50的固化效果，從而保證了熔接點30處漏光的可靠導出，減少了熱量在熔接點30處的積累。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。