一种高效率尾纤

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种高效率尾纤。

背景技术

激光器是以一定的材料(一般采用半导体)做工作物质而产生激光的器件，其工作原理是通过一定的激励方式，在工作物质的能带(导带与价带)之间，或者物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。半导体激光器是目前工业激光领域最重要的器件之一，可以用于高功率光纤激光器泵浦、大功率照明以及高功率半导体直接加工系统等。

光纤尾纤用于连接激光器并将激光器发出的激光导出，常规的尾纤包括光纤和用于固定光纤的陶瓷插芯，陶瓷插芯携带光纤插入激光器的壳体，激光器发射的激光在射向光纤的同时也可能因为光学元件装调的误差而射到陶瓷插芯表面，在大功率激光器中，激光射到陶瓷插芯表面会导致陶瓷插芯的温度升高，若不进行及时散热，则会烧毁陶瓷插芯中的光纤。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种高效率尾纤，能够有效保护尾纤。

本发明提供一种高效率尾纤，包括陶瓷插芯和具有第一收容腔的第一散热套，还包括光纤，所述陶瓷插芯通过从后向前伸入所述第一收容腔而被所述第一散热套至少罩住其头部，所述光纤包括裸光纤段和与所述裸光纤段的尾部连接的传能光纤段，所述裸光纤段贯穿所述陶瓷插芯和第一收容腔，且所述裸光纤段的头部自所述第一收容腔向前伸出并显露在所述第一散热套外，所述陶瓷插芯、第一收容腔和光纤共轴线设置。

进一步地，所述第一收容腔从前至后依次包括第一穿孔、第一前腔和第一后腔，所述陶瓷插芯固定于所述第一后腔，所述第一前腔上设有与外界连通的气孔，所述裸光纤段的头部自所述第一穿孔穿出所述第一散热套；所述陶瓷插芯具有第二穿孔，被所述裸光纤段贯穿而过，所述传能光纤段位于所述第一收容腔之外。

进一步地，所述第一散热套的头部为向前拱起的散光结构。

进一步地，所述第一散热套包括与其头部连接的主体部，所述第一前腔和第一后腔均位于所述主体部，所述第一穿孔位于所述第一散热套的头部，所述气孔贯穿所述主体部的腔壁与所述第一前腔连通。

进一步地，所述尾纤还包括具有第二收容腔的第二散热套，所述第一散热套的头部固定于与之对应的激光器的壳体中，所述第一散热套的尾部位于所述第二收容腔的头部且与所述第二散热套之间无接触，所述传能光纤段贯穿所述第二收容腔并向后伸出所述第二散热套，所述第二收容腔与第一收容腔共轴线。

进一步地，所述第一散热套包括与其头部连接的主体部，所述第一后腔位于所述主体部，所述第一穿孔和第一前腔位于所述第一散热套的头部，所述第一穿孔为向前贯穿所述第一散热套头部前腔壁中心的穿孔，所述陶瓷插芯的头部穿过所述第一后腔从内向前抵顶所述第一散热套的头部且与所述第一穿孔之间的因该头部拱起而形成的间隙为所述第一前腔，所述气孔贯穿所述第一散热套的头部与所述第一前腔连通。

进一步地，所述尾纤还包括具有第二收容腔的第二散热套，所述第一散热套的头部为顶部，所述主体部包括自所述顶部向后延伸的台阶部和与所述台阶部连接且组装于所述第二散热套的组装部，所述台阶部的最小内径大于所述顶部的最大内径，所述顶部和台阶部固定于与之对应的激光器的壳体中，所述台阶部的外表面向外凸设有止挡部，所述止挡部向后抵顶所述第二收容腔的敞开口。

进一步地，所述第二收容腔从前至后依次包括敞开口、第二前腔、第二后腔和第三穿孔，所述陶瓷插芯的头部固定于所述第一后腔，所述陶瓷插芯的尾部向后伸出所述第一收容腔并穿过所述敞开口而位于所述第二前腔，所述裸光纤段和传能光纤段于所述陶瓷插芯的尾部处连接，所述传能光纤段自所述第二前腔依次穿过第二后腔和第三穿孔并向后穿出所述第二散热套，所述第二前腔和第二后腔内均设有螺纹结构。

进一步地，所述裸光纤段包括纤芯和包覆该纤芯的包层，所述传能光纤段包括纤芯、包覆该纤芯的包层和包覆该包层的涂覆层，所述传能光纤段还设有套在其涂覆层外的保护套，所述保护套的头部位于所述第二后腔，并向后穿出所述第三穿孔；所述台阶部的前端面为连接面，所述连接面在所述第一散热套与激光器的壳体对接时抵顶壳体，所述连接面上涂覆有导热凝胶。

进一步地，所述第二散热套由前至后依次包括平板状的基部、与基部垂直连接的第一筒体和外径小于所述第一筒体外径的第二筒体，所述第二前腔、第二后腔位于所述第一筒体内部，所述基部的平板状前端用于抵顶与之对应的激光器的壳体并与该壳体固定连接，所述敞开口位于所述基部内，所述第三穿孔自所述第一筒体的底部向后延伸并贯穿所述第二筒体，所述第二筒体外套设有管套，所述管套的尾部为向后收拢的凸形结构且具有与所述第三穿孔共轴线的管孔，光纤自所述管孔向后穿出。

本发明提供的高效率尾纤具有以下有益效果：在陶瓷插芯外罩上所述第一散热套，通过所述第一散热套来阻挡激光对陶瓷插芯的直射，从而来保护陶瓷插芯，避免高功率直接射向所述陶瓷插芯，从而避免激光在陶瓷插芯上聚集并形成高温，进而防止位于陶瓷插芯的光纤被高温烧坏。

附图说明

图1为本发明第一实施例所述的一种高效率尾纤的立体爆炸图；

图2为本发明第一实施例所述的一种高效率尾纤的立体组装图；

图3为图2的主视图；

图4为在图3在BW-BW方向的剖视图；

图5为图2与激光器组装后的局部剖视图；

图6为图2与激光器组装前的立体示意图；

图7为本发明第二实施例所述的一种高效率尾纤的立体爆炸图；

图8为本发明第二实施例所述的一种高效率尾纤的立体组装图；

图9为图8的剖视图；

图10为图8与激光器组装后的局部剖视图；

图中：

1、高效率尾纤；11、陶瓷插芯；111、第二穿孔；12、第一散热套；121、第一前腔；122、第一后腔；123、气孔；124、第一穿孔；13、第二散热套；131、基部；1311、敞开口；132、第一筒体；1321、第二前腔；1322、第二后腔；132a、第二收容腔；133、第二筒体；1331、第三穿孔；14、管套；a、b、散射结构；2、高效率激光器；21、壳体；22、固定孔；3、光纤；31、裸光纤段；32、传能光纤段；33、保护套；

12＇、第一散热套；124＇、气孔；125、顶部；126、台阶部；127、组装部；128、止挡部；129、连接面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

图1至图4是本发明提供的一种高效率尾纤1的示意图，图5和图6是第一实施例提供的一种高效率尾纤1与激光器2的组装或分解的示意图；图7至图9是高效率尾纤第二实施例的示意图，图10是本发明提供的一种高效率尾纤1与激光器2的组装的剖视图。

请参考图1至图4、图7至图9，本发明提供的一种高效率尾纤1主要包括：陶瓷插芯11和具有第一收容腔的第一散热套12、12＇，还包括光纤3，所述陶瓷插芯11通过从后向前伸入所述第一收容腔而被所述第一散热套12至少罩住其头部，所述光纤3包括裸光纤段31和与所述裸光纤段31的尾部连接的传能光纤段32，所述裸光纤段31贯穿所述陶瓷插芯11和第一收容腔，且所述裸光纤段31的头部自所述第一收容腔向前伸出并显露在所述第一散热套12、12＇外，所述陶瓷插芯11、第一收容腔和光纤3共轴线设置。

本发明中，第一散热套12罩在陶瓷插芯11外侧，从而激光器内部的误差激光因被所述第一散热套12阻挡而不会直接射在陶瓷插芯11表面，且所述第一散热套12具有良好的散热作用，能够快速的将其上的热量传导散发出去，从而能够有效保护陶瓷插芯11，进而保护位于陶瓷插芯11内部的光纤3，故本发明提供的高效率尾纤1能够与高效激光器2连接。

所述裸光纤段31包括纤芯和包覆所述纤芯的包层，所述传能光纤段32同时具有纤芯、包层和涂覆层，传能光纤32的包层包覆其纤芯，且该涂覆层包覆传能光纤段32的包层。

下面以两个实施例来具体说明本发明的结构特征和功能特性。

第一实施例

请参照图1和图4，所述第一收容腔从前至后依次包括第一穿孔124、第一前腔121和第一后腔122，所述第一散热套12包括与其头部连接的主体部，所述第一前腔121和第一后腔122均位于所述主体部中，所述第一穿孔124位于所述第一散热套12的头部，一气孔123贯穿所述主体部的腔壁与所述第一前腔121连通，该气孔123与外界连通。所述陶瓷插芯11可全部插入所述第一后腔122并通过粘胶固定于所述第一后腔122，本实施例中，仅所述陶瓷插芯11的头部伸入所述第一收容腔并通过粘胶固定于所述第一后腔122，所述陶瓷插芯11的尾部伸出所述第一散热套12之外。所述裸光纤段31的头部自所述第一穿孔124穿出所述第一散热套12，所述陶瓷插芯11具有第二穿孔111，被所述裸光纤段31贯穿而过。

所述第一前腔121拉开了所述第一穿孔124与所述第一后腔122之间的距离，即拉开了所述陶瓷插芯11的头部与所述第一散热套12头部之间的距离，从而能够进一步的控制朝向激光发射方向设置的所述第一散热套12头部上的热量传至所述陶瓷插芯11。

设于所述第一前腔121的气孔123具有两个作用，一是：所述陶瓷插芯11通过粘胶固定于所述第一后腔122，所述粘胶在凝固时和在高温下可能会发生汽化，汽化产生的水汽可以通过该气孔123排出，从而对第一前腔121进行释压，避免较高的气压将陶瓷插芯11由前向后推出所述第一散热套12；二是：第一前腔121中的位于所述裸光纤段31包层中的杂光从包层中释放出来后，可以从该气孔123射出，避免高温杂光在第一前腔121中聚集而导致升温。优选第一前腔121中的所述裸光纤段31包层的外部为腐蚀毛化部，所述腐蚀毛化部为所述裸光纤段的包层做腐蚀毛化处理后形成的凹凸不平的坑所形成，以方便杂光从该包层中透出。

请参照图1和图4，为了防止能量聚集，所述第一散热套12的头部为散光结构a，通过该散光结构a来降低射向第一散热套12的激光能量的分布密度，同时对该激光进行散射，从而能够防止第一散热套12头部温度过高。

所述陶瓷插芯11的头部亦可为散光结构b，第一前腔121中的位于所述裸光纤段31包层中的杂光从包层中释放出来后，有可能会射向所述陶瓷插芯11的头部，同理，所述陶瓷插芯11头部的散光结构b能防止能量聚集，并能对杂光进行散射，从而避免其局部温度过高而毁损。

请参照图1和图4，本实施例中，所述的散光结构a、b均为向前收拢的凸形结构，凸形结构相对平面结构具有更大的表面积，以此来降低能量密度，所述第一散热套12的主体和所述陶瓷插芯11的主体均为圆筒结构，所述第一散热套12的散光结构a为锥形结构，该锥形结构的球径等于第一散热套12主体的外径，且该锥形结构的底部连接第一散热套12主体；所述陶瓷插芯11的散光结构b为圆台结构，该圆台结构的底部与陶瓷插芯11的主体连接，所述圆台结构底部圆的直径等于陶瓷插芯11主体的外径，所述圆台结构底部圆的直径大于其顶部圆的直径。

在其他实施例中，所述的向前收拢的凸形结构的外表面设置有多个向内凹陷的细小凹陷部(未图示)，所述凹陷部的表面为光滑的弧形，以最大程度的对激光进行散射，同时增大凸形结构的外表面积。

请参照图4，所述的尾纤还包括具有第二收容腔132a的第二散热套13，所述第一散热套12的尾部位于所述第二收容腔132a的头部，所述传能光纤段32的头部位于所述第二收容腔132a内，其尾部向后穿出所述第二散热套。

具体地，所述第二收容腔132a从前至后依次包括敞开口131、第二前腔1321、第二后腔1322和第三穿孔1331，所述裸光纤段31和传能光纤段32于所述陶瓷插芯11的尾部处连接，所述第一散热套12的尾部穿过所述敞开口131位于第二前腔1321的前端，所述传能光纤段32自所述第二前腔1321向后依次穿过第二后腔1322和第三穿孔1331，所述第二前腔1321和第二后腔1322内均设有螺纹结构。所述螺纹结构用于吸收从传能光纤段32中泄露的激光，并且增大所述第二收容腔132a的内表面积，通过增大内表面积来增加所述第二散热套13吸收所述陶瓷插芯11辐射的热量的效率，加快陶瓷插芯11散热的速度，以此来保护光纤3不被高温烧坏。

请参照图1和图4，所述传能光纤段32还设有套在其涂覆层外的保护套33，所述保护套33的头部位于所述第二后腔1322，并向后穿出所述第三穿孔1331，所述保护套33用于保护光纤3。

更进一步地，请参照图1至图4，所述第二散热套13由前至后依次包括平板状的基部131、与基部131垂直连接的第一筒体132和外径小于所述第一筒体132外径的第二筒体133，所述第二前腔1321、第二后腔1322位于所述第一筒体132内部，所述敞开口1311位于所述基部131内，所述第三穿孔1331自所述第一筒体132的底部向后延伸并贯穿所述第二筒体132，所述第二筒体133外套设有管套14，所述管套14的尾部为向后收拢的凸形结构且具有与所述第三穿孔1331共轴线的管孔，光纤3自所述管孔向后穿出。所述管套14具有韧性，能够防止自第二筒体133延伸出的光纤因外力而过度弯曲而损坏。

基于上述第一实施例，请参考图5至图6，与本发明所述的尾纤1对应的激光器2包括壳体21，所述壳体21上开设有固定孔22，所述第一散热套12的头部固定于所述固定孔22，所述第二散热套13平板状的基部131与所述壳体21通过紧固件(如螺钉)固定，且所述基部131抵顶所述壳体21的外侧，所述壳体21由导热材料制成。第一散热套12的热量通过固定孔22传至壳体21，再通过壳体21传至所述基部131，进而传至整个第二散热套13，以此来对第一散热套12进行散热，散热效率高。

第二实施例

第二实施例与第一实施例的主要区别在于所述第一散热套12、12＇的结构、其与陶瓷插芯11的位置关系以及其与第二散热套13的组装方式。

请参照图2，实施例一中，所述第一散热套12悬空的伸入所述第二收容腔132a，与所述第二散热套13之间无直接接触；请参照图1和图4，实施例一中，所述第一散热套12的主体为圆筒结构，其头部为向前拱起的收拢结构，结构相对简单，且第一前腔121在前后方向具有较长的距离，从而陶瓷插芯11的头部与第一散热套12的头部之间具有较长的足以通过空气隔热的距离。

请参照图7至图9，第二实施例中，与第一实施例相同的是，所述第一散热套12＇包括与其头部连接的主体部，所述第一收容腔依然具有所述第一穿孔、第一前腔121和第一后腔。与第一实施例不同的是，所述第一后腔位于所述主体部，所述第一穿孔和第一前腔121位于所述第一散热套12＇的头部，第二实施例中所述的第一穿孔为向前贯穿所述第一散热套12＇头部前腔壁中心的穿孔，所述陶瓷插芯11的头部穿过所述第一后腔从内向前抵顶所述第一散热套12＇的头部且与所述第一穿孔之间的因该头部拱起而形成的间隙为所述第一前腔121，所述气孔124＇贯穿所述第一散热套12＇的头部与所述第一前腔121连通。故在第二实施例中，第一前腔121不仅位于第一散热套12＇的头部(第一实施例中的第一前腔121位于第一散热套12的主体部)，且第一前腔121因受头部有限空间的限制在前后方向的长度非常短，同时空间容量相对非常小(远远小于第一实施例中第一前腔121的空间容量)。

第二实施例中，所述陶瓷插芯11的尾部向后伸出第一散热套12＇之外，所述裸光纤段31的头部自所述第一穿孔穿出所述第一散热套12＇，所述陶瓷插芯11具有第二穿孔111，被所述裸光纤段31贯穿而过。请参照图8和图9，第二实施例中，所述第一散热套12＇的头部为向前拱起的顶部125，所述主体部包括自所述顶部125向后延伸的台阶部126和与所述台阶部126连接且组装于所述第二散热套13的组装部127，所述台阶部126的外表面向外凸设有止挡部128，所述止挡部128向后抵顶所述第二收容腔132a的敞开口1311；所述顶部125为散光结构以避免激光在其上过度密集。

在第二实施例中，其气孔124＇主要用于排出粘胶(陶瓷插芯11通过粘胶固定于第一散热套12＇)在凝固时或者高温时产生的水汽，所述台阶部126的最小直径大于所述顶部125的最大直径，且所述陶瓷插芯11的头部主要固定于所述台阶部126对应的第一后腔内，由于第一后腔的腔径各处相等，故所述台阶部126相对所述顶部125具有厚度更大的腔壁，从而所述台阶部126能在单位时间内吸收和传递更多热量，且第一散热套12＇具有比所述陶瓷插芯11更高的热传导率，从而在激光因射在所述顶部125使所述顶部125升温时，所述台阶部126能够快速将热量向外传导至所述第二散热套13进行散热，以此来对陶瓷插芯11进行散热，防止陶瓷插芯11温度过高而烧毁其内的光纤3。

第二实施例中，请参照图9，所述组装部127的外侧设有外螺纹，所述基部131的内侧设有与所述外螺纹配合的配合螺纹，所述组装部127与所述基部131通过外螺纹与配合螺纹之间的啮合而相互固定。所述止挡部128向后抵顶所述敞开口1311，通过所述止挡部128与所述敞开口1311之间的配合，可有效防止所述第一散热套12＇过多的插入所述第二散热套13内部，从而方便使所述第一散热套12＇与所述第二散热套13分离。

上述第二实施例与激光器2配合的结构如图10所示，激光2的壳体21上设有供所述第一散热套12＇插入且固定的固定孔22。请参照图9和图10，所述第一散热套12＇中，所述台阶部126的前端面为垂直于裸光纤段31的连接面129，所述第一散热套12＇插入所述固定孔22时，所述连接面129向前抵挡所述固定孔22内部相应的匹配结构(未标注)，避免所述第一散热套12＇过度插入所述固定孔22。为了增加固定的稳定性，同时提高壳体21与第一散热套12＇之间的热传导效率，所述连接面129上涂覆有导热凝胶，从而所述连接面129与所述匹配结构通过导热凝胶固定连接，因此，所述壳体21上的热量亦可通过所述导热凝胶传至所述第一散热套12＇，再通过第一散热套12＇传至所述第二散热套13，最后通过第二散热套13将热量散发出去，以此来加快壳体21散热。

本发明中，所述第一散热套12和第二散热套13均由高导热材料制成，如无氧铜。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

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。