一种窄线宽光纤激光器封装装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光纤封装领域，尤其涉及一种窄线宽光纤激光器封装装置。
【背景技术】
[0002]窄线宽光纤激光器因其具有光谱线宽窄(几十Khz、几Khz甚至更低)、频率可调谐、相干长度长、噪声低、结构紧凑等特点。其已经广泛应用于光纤传感、相干光通信、相干测距、激光雷达、气体检测、原子捕获与冷却、生物医疗等领域。
[0003]基于光纤激光器的窄线宽技术按照腔结构分为线形腔与环形腔两种，环形腔窄线宽光纤激光器由于其腔长较长，会有多个模式产生，因此该类型激光器存在频率漂移大、易跳模等问题，目前还没有采用该方案的成熟商用化产品。目前商用化相对较成熟的窄线宽光纤激光器多采用线形腔结构，线型腔窄线宽光纤激光器分为分布反馈(DFB)光纤激光器与分布布拉格反射(DBR)光纤激光器两种。对于DFB与DBR窄线宽光纤激光器，需要对其核心光栅及摻杂光纤进行处理，从而提高窄线宽光纤激光器的频率稳定性，降低相位噪声及相对强度噪声。
[0004]影响窄线宽光纤激光器稳定的主要因素有温度、声音、振动等，目前虽然针对影响窄线宽光纤激光器稳定的问题，有一些专利提出了部分解决方法，如专利W02006000543A3，针对振动对激光器的影响，设计了一种特殊的结构来减小外界振动对激光器的影响，该专利只考虑振动对窄线宽光纤激光器的影响；针对温度对激光器的影响，专利TO2006000543A3采用负热膨胀系数材料补偿温度对激光器的影响，但是该专利一方面只考虑温度的影响，另一方面这种方式不能主动调节激光器内部光栅及摻杂光纤的温度，不利于采用温度调谐激光器；另外，也有采用主动稳频的方式来达到稳频、减小相位噪声的目的，如专利W02013117199A1采用主动稳频的方式。这些方法都只是考虑了一个或者两个因素对窄线宽光纤激光器的影响，导致窄线宽光纤激光器对应用环境要求较为苛刻，这些都不利于窄线宽光纤激光器应用。
【实用新型内容】
[0005]实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种窄线宽光纤激光器封装装置，本实用新型采用半导体制冷器主动温控方式，结合隔热材料来达到减小温度对激光器稳定性的影响。另外，本发明还采用隔音材料及减震材料来减小外界声音及振动对窄线宽光纤激光器的影响。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种窄线宽光纤激光器封装装置，其特征在于，包括:最顶层减震装置;第一层外壳，第二层隔音材料，第三层隔热材料，第四层金属材料，第五层光纤光栅和底部散热片；
[0007]所述第四层金属材料的内部用于固定第五层光纤光栅并使其导热均匀;所述第四层金属材料的下端设有一凹槽，用于放置热敏电阻;所述热敏电阻的下端设有半导体制冷器。
[0008]优选的，所述半导体制冷器的两端设有从下到上依次排列的下层减震材料，中层隔音材料和上层绝热材料;所述上层绝热材料为气凝胶，用于隔绝底部散热片的热量;所述下层减震材料为减震胶垫;所述下层减震材料，中层隔音材料和上层绝热材料之间通过隔热胶水粘合。
[0009]优选的，所述最顶层减震装置由钣金件和减震材料构成;所述钣金件用于固定整个装置，其外观平整;所述减震材料设置于钣金件的内侧。
[0010]优选的，所述减震材料为减震粒;所述减震粒固定在钣金件内侧，所述钣金件通过螺柱与底部散热片固定。
[0011]优选的，所述第一层外壳为导热系数低的PVC外壳;所述PVC外壳覆盖该层装置的整个外部，使该层内部结构与外界环境温度相隔绝，并其固定支撑作用。
[0012]优选的，所述第二层隔音材料采用高分子材料、金属粉末及助剂复合而成;所述第二层隔音材料通过隔热胶水与第一层外壳粘合;所述第三层隔热材料采用气凝胶，通过隔热胶水与隔音材料粘合。
[0013]优选的，所述热敏电阻为薄片型，其与第四层金属材料及半导体制冷器充分接触。
[0014]优选的，所述第四层金属材料为两块导热材料;所述两块导热材料的内部分别加工为与第五层光纤光栅外观相匹配的半圆形凹槽状，两侧设有光纤光栅的光纤的出纤小孔，且凹槽内涂有导热材料;所述第五层光纤光栅置于两块导热材料的半圆形凹槽内，所述光纤光栅的光纤通过胶水固定在出纤小孔上;所述两块导热材料通过螺丝固定在一起。
[0015]优选的，所述半导体制冷器为长条形的温控器件，其宽度宽于第四层金属材料，其长度覆盖光纤光栅中刻有光栅的长度部分;所述半导体制冷器与第四层金属材料之间涂有导热硅脂。
[0016]优选的，所述第四层金属材料为铝块或铜块。
[0017]本实用新型的有益效果是:当外界环境温度发生变化时，会影响窄线宽激光器内部光栅的折射率及光栅周期，导致窄线宽光纤器的输出波长会发生变化，并且频率稳定性会降低、相位噪声会变大。因此，本发明采用半导体制冷器与负温度系数热敏电阻构成的主动温控方式来稳定激光器温度，另外采用导热系数极低的材料来确保激光器温度恒定。夕卜界环境的振动及声音会导致激光器内部的光栅发生应变，同样也会导致激光器的输出波长发生变化，频率稳定性降低，因此，本发明采用隔音材料及减震材料来减小振动与声音对窄线宽激光器的影响。
[0018]1、采用气凝胶作为结构件的隔热材料，其极低的导热系数能够很好的隔绝外界环境温度的影响，确保激光器温度稳定；
[0019]2、使用隔音材料，减小外部声音对激光器的影响；
[0020]3、结构上考虑使用减震材料，减小振动对激光器的影响；
[0021]4、采用半导体制冷器与负温度系数热敏电阻(TEC与NTC)构成的主动控温方式，方便外部根据需要来控制不同的温度，同时也方便利用温度对激光器进行调谐；
[0022]5、尺寸小，结构紧凑，综合考虑了影响窄线宽光纤激光器的因素，使DFB及DBR窄线宽光纤激光器能够在更加恶劣的环境下使用。
[0023]以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种窄线宽光纤激光器封装装置不局限于实施例。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型的主视图；
[0025]图2是本实用新型的爆炸图；
[0026]图3是本实用新型的最顶层减震装置结构示意图；
[0027]图4是本实用新型的第一层外壳结构示意图；
[0028]图5是本实用新型的第四层金属材料和第五层光纤光栅结构示意图；
[0029]图6是本实用新型的地步散热片的结构示意图；
[0030]图7是本实用新型的侧面剖视图。
【具体实施方式】
[0031]实施例1
[0032]参见图1至图6所示，本实用新型的一种窄线宽光纤激光器封装装置，其特征在于，包括:最顶层减震装置10;第一层外壳20，第二层隔音材料30，第三层隔热材料40，第