[发明专利]用于高功率光纤激光器光纤的变径冷却装置

说明书

本发明提供一种用于高功率光纤激光器光纤的变径冷却装置，包括变径冷却桶、冷却桶底座和冷却底板，变径冷却桶外表面设有螺旋变径的微通道光纤槽，通过调节光纤缠绕在变径冷却桶上的长度，既能实现对光纤本体的散热，又能控制光纤缠绕的直径；冷却桶底座和冷却底板均设有光纤微通道导引冷却槽，用于冷却及导引光纤；技术效果是该装置在保证光纤冷却的前提上，实现光纤直径连续可调，且变径过程不需要更换任何器件，具有集成化高，稳定性好，扩展性强，操作方便等优点。

技术领域

本发明涉及激光光纤冷却技术领域，具体的涉及一种用于高功率光纤激光器光纤的变径冷却装置。

背景技术

光纤激光器具有电光转换效率高，输出光束质量好，热管理方便，工作运行稳定等优点，近些年一直是科研人员研究的热点。从1991年Gapontsev等人激光输出的50mW，到2009年IPG公司激光单模输出的10KW，光纤激光器的输出功率呈指数形增长，在功率提高的同时，科研人员对输出激光光束质量的要求也越来越高。

目前，光纤激光器主要有两种结构，一种是光纤布拉格光栅（FBG）结构，另一种是主振荡功率放大（MOPA）结构。两种结构的光纤激光器，其输出激光的光束质量会随着功率的提升逐渐下降，这主要是由于光纤内部的非线性效应及热透镜效应，导致光纤内部输出激光的模式变差，限制激光输出功率的同时，严重降低了输出激光的光束质量。为了进一步提升其输出功率，保证其光束质量，就需要严格把控增益光纤的冷却温度和激光模式。将增益光纤弯曲到合适尺寸能有效提高高阶模的损耗（王小林，《LD抽运主振荡功率放大结构4.1KW全光纤激光器》，中国激光，2016，43，0502002），能显著改善光纤内部的激光模式。

现有的光纤冷却装置，多采用在圆柱或冷却板上盘绕方式对光纤进行冷却（例如CN201210362883.1，CN201520088049.7，CN201610459695.9），这些装置存在以下缺点：（1）光纤之间紧密排列在一起，不利于光纤间的散热，造成散热不均匀；（2）光纤的进口和出口间存在交叠的地方，交叠点温度过高，增大光纤烧毁的概率；（3）光纤盘绕直径不可变，在用于高功率光纤的模式滤除时，光纤直接盘绕成小圈，小圈初始端的热负载增大，增大光纤烧毁的概率；（4）光纤盘绕直径不可变，如需更改直径，需要更换水冷桶或水冷板，操作繁琐。

发明内容