一种多用途型巴条光纤耦合激光装置的制作方法

1.本实用新型属于半导体激光行业领域，具体涉及一种多用途型巴条光纤耦合激光装置。


背景技术：

2.半导体激光因其体积小、重量轻、寿命长、功耗低、波长覆盖广的特点，广泛应用于包括工业、医疗美容、医学治疗、先进制造、科研等领域。
3.现有的单巴光纤耦合装置为整体结构设计，加工成本高，加工维修难度大，且由于正极电路与整个激光器外部件相连接导通，提高了短路或者微漏电的风险，安全可靠性差。
4.现有技术中，激光器装置通常采用采用光纤阵列排布的方式进行耦合输入和输出，但是激光器发热量较大需要配备散热结构，通常采用传导冷却结构，散热效果不理想，限制了激光器的工作功率与效率。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种多用途型巴条光纤耦合激光装置。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
6.本实用新型提供了一种多用途型巴条光纤耦合激光装置包括，激光器主体、热沉模组和光纤耦合透镜组。
7.其中，所述激光器主体包括水道底座、框体和盖子，所述框体设置在所述水道底座上，所述盖子设置在所述框体上，所述盖子和所述框体围设形成中空腔体，所述水道底座内设置有主体水冷通道结构。
8.所述热沉模组位于所述中空腔体内部，且设置在所述水道底座上，所述热沉模组包括热沉模组底座，所述热沉模组底座内设置有热沉模组水冷通道结构。
9.所述光纤耦合透镜组位于所述中空腔体内部，且设置在所述水道底座上，所述光纤耦合透镜组分别与所述激光器主体和所述热沉模组耦合连接。通过所述热沉模组水冷通道结构与所述主体水冷通道结构的连通实现所述激光装置的水冷散热。
10.在本实用新型的一个实施例中，所述水道底座上表面设置有凸台。
11.所述主体水冷通道结构包括主体水道、主体入水口和主体出水口，其中，所述主体入水口位于所述凸台的一侧，且贯穿所述水道底座。
12.所述主体水道的第一端位于所述凸台与所述主体入水口之间，且贯穿所述水道底座的上表面，所述主体水道的第二端与所述主体出水口连通；
13.所述主体出水口位于所述凸台的另一侧，且贯穿所述水道底座的下表面。
14.在本实用新型的一个实施例中，所述激光器主体还包括引线电极、第一密封圈、第二密封圈和陶瓷绝缘粒。
15.其中，所述水道底座和所述框体之间通过所述第一密封圈密封；所述框体和所述盖子之间通过所述第一密封圈密封。
16.所述框体的侧壁上开设有两个通孔，所述引线电极从所述通孔穿出，以实现电路输出，所述引线电极与所述通孔之间设置有所述陶瓷绝缘粒；所述水道底座与所述热沉模组底座之间通过所述第二密封圈密封。
17.在本实用新型的一个实施例中，所述热沉模组水冷通道结构包括，热沉模组入水口、热沉模组水道和热沉模组出水口。
18.其中，所述热沉模组入水口和所述热沉模组出水口均贯穿所述热沉模组底座的下表面，所述热沉模组水道连通所述热沉模组入水口和所述热沉模组出水口。
19.所述热沉模组入水口位于所述主体入水口的对应位置处；所述热沉模组出水口位于所述主体水道的第一端的对应位置处。
20.在本实用新型的一个实施例中，所述热沉模组还包括陶瓷片、钨铜正极、双面覆铜板、激光芯片和电路负极。
21.其中，所述陶瓷片置于所述热沉模组底座上表面；所述钨铜正极置于所述陶瓷片上；所述激光芯片下表面为激光芯片p面，连接所述钨铜正极，上表面为激光芯片n面，连接所述电路负极。
22.所述双面覆铜板置于所述钨铜正极上，用于隔离所述钨铜正极和所述电路负极。
23.在本实用新型的一个实施例中，所述光纤耦合透镜组包括光纤接头组合和石英光纤。
24.其中，所述光纤接头组合包括，光纤接头和固定座；所述光纤接头尾端与所述固定座连接。
25.所述框体上有一通孔，所述光纤接头组合从所述通孔穿出，所述固定座与所述框体固定连接，所述石英光纤输出端与所述光纤接头组合连接，以实现激光输出。
26.在本实用新型的一个实施例中，所述光纤耦合透镜组还包括定位板、盖板和纯石英棒fac。
27.其中，所述石英光纤输入端置于所述定位板和所述盖板间，并固定连接；所述定位板固定在所述凸台上。
28.所述纯石英棒fac位于靠近所述石英光纤的输入端一侧，并与所述热沉模组耦合。
29.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
30.1.本实用新型的多用途型巴条光纤耦合激光装置，整体结构可拆卸，方便后续维修保养，降低加工难度，节约加工维护成本，提升工作效果。
31.2.本实用新型的多用途型巴条光纤耦合激光装置，实现了水电隔离，激光装置的正极和负极电路均与主体绝缘，降低了短路或者微漏电的风险，有效保护了工作应用，提高了安全可靠性。
32.3.本实用新型的多用途型巴条光纤耦合激光装置，在满足激光模组散热需求的前提下，提供一个散热平衡的稳定工作系统环境，可以实现更大热量的热传导，水道结构上进行了重新设计，结构简单、易加工，散热效果良好，可以实现对激光芯片和透镜组产生的热量进行冷却，满足终端使用需求。
33.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
34.图1是本实用新型实施例提供的一种多用途型巴条光纤耦合激光装置结构示意图；
35.图2是本实用新型实施例提供的一种多用途型巴条光纤耦合激光装置的激光器主体结构示意图；
36.图3是本实用新型实施例提供的一种多用途型巴条光纤耦合激光装置的热沉模组结构示意图；
37.图4是本实用新型实施例提供的一种多用途型巴条光纤耦合激光装置的光纤耦合透镜组结构示意图。
38.图标：100-激光器主体；101-水道底座；102-框体；103-盖子；104-引线电极；105-第一密封圈；106-第二密封圈；107-陶瓷绝缘粒；108-凸台； 200-热沉模组；201-热沉模组底座；202-陶瓷片；203-钨铜正极；204-双面覆铜板；205-激光芯片；206-电路负极；300-光纤耦合透镜组；301-定位板； 302-盖板；303-光纤接头；304-固定座；305-石英光纤；306-纯石英棒fac。
具体实施方式
39.为了进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本实用新型提出的一种多用途型巴条光纤耦合激光装置进行详细说明。
40.有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型的技术方案加以限制。
41.实施例一
42.请参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种多用途型巴条光纤耦合激光装置示意图。
43.如图所示，本实施例的光纤耦合激光装置包括，激光器主体100、热沉模组200和光纤耦合透镜组300。
44.其中，激光器主体100包括水道底座101、框体102和盖子103，框体 102设置在水道底座101上，盖子103设置在框体102上，盖子103和框体 102围设形成中空腔体，水道底座101内设置有主体水冷通道结构。
45.优选地，水道底座101和框体102、框体102和盖子103均使用螺丝紧固。
46.其中，热沉模组200位于中空腔体内部，且设置在水道底座101上，热沉模组200内设置有热沉模组水冷通道结构。
47.进一步地，光纤耦合透镜组300位于中空腔体内部，且设置在水道底座101上，光纤耦合透镜组300分别与激光器主体100和热沉模组200耦合连接。通过热沉模组水冷通道结构与主体水冷通道结构的连通实现激光装置的水冷散热。
48.请参见图2，图2是本实用新型实施例提供的一种多用途型巴条光纤耦合激光装置的激光器主体结构示意图。
49.如图所示，本实施例的水道底座101的上表面设置有凸台108；
50.在具体实施例中，主体水冷通道结构包括主体水道、主体入水口和主体出水口，其中，主体入水口位于凸台108的一侧，且贯穿水道底座101；主体水道的第一端位于凸台108与主体入水口之间，且贯穿水道底座101 的上表面，主体水道的第二端与主体出水口连通；主体出水口位于凸台108 的另一侧，且贯穿水道底座101的下表面。
51.具体地，水流从水道底座101的主体入水口进水，流经热沉模组200，再经过主体水道后，从主体出水口出水，实现激光装置水冷散热。
52.在具体实施例中，激光器主体100还包括引线电极104、第一密封圈 105、第二密封圈106和陶瓷绝缘粒107。
53.其中，水道底座101和框体102之间通过第一密封圈105密封；框体102和盖子103之间通过第一密封圈105密封，水道底座101与热沉模组底座201之间通过第二密封圈106密封，实现水道与电路的隔离，保证了激光器腔内真空密封，避免了因潮湿、温度变化而导致激光装置腔面结露，也保证了激光器内部防水性能和洁净程度，延长了使用寿命，增强了产品的工艺性能，同时，分体结构便于售后维修，减少了后续维修工作量，节约成本，提高工作效率。
54.具体地，框体102的侧壁上开设有两个通孔，引线电极104从通孔穿出，以实现电路输出，引线电极104与通孔之间设置有陶瓷绝缘粒107，实现引线电极104与框体102绝缘。
55.在具体实施例中，引线电极104上开设有腰形孔，用于连接热沉模组 200；水道底座101上开设有多个环形槽，可选地，为三个，分别用于安装第一密封圈105和第二密封圈106；水道底座101上还设有数个螺纹孔，可选地为4个，分别用于连接热沉模组200和框体102。
56.请参见图3，图3是本实用新型实施例提供的一种多用途型巴条光纤耦合激光装置的热沉模组结构示意图。
57.如图所示，在具体实施例中，热沉模组200包括热沉模组底座201，所述热沉模组底座201内设有热沉模组水冷通道结构。
58.其中，热沉模组水冷通道结构包括，热沉模组入水口、热沉模组水道和热沉模组出水口。热沉模组入水口和热沉模组出水口均贯穿热沉模组底座201的下表面，热沉模组水道连通热沉模组入水口和热沉模组出水口；热沉模组入水口位于主体入水口的对应位置处；热沉模组出水口位于主体水道的第一端的对应位置处。
59.具体地，水流从水道底座101的主体入水口进水，流入连接的热沉模组入水口，流经热沉模组水道，从热沉模组出水口流入连接的主体水道第一端，再经过主体水道后，从主体出水口出水，实现激光器主体100和热沉模组200的水冷散热循环。
60.在具体实施例中，热沉模组200还包括陶瓷片202、钨铜正极203、双面覆铜板204、激光芯片205和电路负极206。
61.其中，陶瓷片202置于热沉模组底座201上表面；钨铜正极203置于陶瓷片202上；激光芯片205下表面为激光芯片p面，连接钨铜正极203，上表面为激光芯片n面，连接电路负极206；双面覆铜板204置于钨铜正极203上，用于隔离钨铜正极203和电路负极206。
62.在具体实施例中，热沉模组底座201上设有数个台阶孔通孔，可选地，为4个，用于与水道底座101螺丝连接；热沉模组200上还设有两个螺纹孔，用于与引线电极104螺丝连
接。
63.优选地，激光芯片205和钨铜正极203使用au80sn20焊料在烧结炉中烧结。
64.值得注意的是，钨铜与激光芯片205材质的热膨胀系数接近，在工作状态下不会因高温产生应力微形变，从而保证了激光器的正常出光性能，且钨铜导电、导热性能好，有利于传导散热。
65.可选地，电路负极206使用0.1mm的紫铜，在加热台上使用铟银焊料焊接，保证了负极的导电性。
66.同样地，双面覆铜板204双面覆铜喷锡并镀铟，增强了焊接和绝缘性能。
67.在具体实施例中，陶瓷片202的材质为aln，双面镀金保证了焊接性和绝缘性，其导热率高，保证热量传导。
68.热沉模组底座201材质为无氧铜镀金，保证了焊接性能，并在长期通水情况下能够防氧化。
69.请参见图4，图4是本实用新型实施例提供的一种多用途型巴条光纤耦合激光装置的光纤耦合透镜组结构示意图。
70.如图所示，在具体实施例中，光纤耦合透镜组300包括光纤接头组合和石英光纤305；
71.其中，光纤接头组合包括，光纤接头303和固定座304；光纤接头303 尾端与固定座304连接。
72.框体102上有一通孔，光纤接头组合从通孔穿出，固定座304与框体 102固定连接，石英光纤305输出端与光纤接头组合连接，以实现激光输出。
73.在具体实施例中，光纤耦合透镜组300还包括定位板301、盖板302和纯石英棒fac306。
74.其中，石英光纤305输入端置于定位板301和盖板302间，并固定连接；定位板301固定在凸台108上，可选地，定位板301的上表面设置有定位槽，方便石英光纤305固定；纯石英棒fac306位于靠近石英光纤305 的输入端一侧，并与热沉模组200耦合。
75.具体安装过程，以常规激光芯片为例，发光点数为19pcs，周期为 500μm，发光点条宽150μm，选用200μm的石英光纤来进行光束耦合。
76.首先，因激光芯片205的快轴发散角过大，需要先将快轴光斑进行压缩，故选用200μm的纯石英棒fac306将快轴光斑压缩至平行光，纯石英棒fac306的耦合装夹需借助光学整形平台来完成，根据所需光斑来进行调整，使用光学胶水粘接到热沉模组200上端，再使用紫外固化灯烤15min 左右至完全固化。
77.其次，进行光学整形系统的光纤组排列与研磨，将19根石英光纤前端涂层剥去2-3mm，然后整体排布到定位板301上面的定位槽上，前端保持平齐，然后使用光学胶水均匀涂抹石英光纤与定位板301上部，再将盖板 302盖到光纤上面，使用配重压块持续按压盖板302，然后在定位板301和盖板302的接触区均匀涂抹一圈光学胶水，最后放置再紫外固化灯下烤 15min至完全固化即可，撤出配重压块，排布完成。使用光纤研磨机对研磨面1进行端面研磨抛光。
78.再次，将研磨好的光纤耦合透镜组300使用光学耦合平台和治具耦合至激光器主体100上，使用功率计去测试功率来表征是否耦合到位，使用光学胶水粘接到水道底座101
的凸台108上，最后用紫外灯固化。
79.最后，将固定座304和光纤接头303装配至激光器主体100的框体102 上，然后将透镜组19根石英光纤穿过光纤接头303后使用光学胶水固定，这样可以有效地控制光路散射，且可以使光斑更加均匀，然后使用光纤切刀将切除多余光纤，装上第一密封圈105，盖上盖子103，使用螺丝紧固。以及使用光纤研磨机对研磨面2进行端面研磨抛光，使用输出能量和表征是否研磨到位，再进行防尘保护处理。
80.值得注意的是，激光输出光纤接头303为自由件，可根据实际使用需求进行定制、更换。
81.本实用新型的多用途型巴条光纤耦合激光装置，整体结构可拆卸，方便后续维修保养，降低加工难度，节约加工维护成本，提升工作效果。而且实现了水电隔离，激光装置的正极和负极电路均与主体绝缘，降低了短路或者微漏电的风险，有效保护了工作应用，提高了安全可靠性。
82.本实用新型的多用途型巴条光纤耦合激光装置，在满足激光模组散热需求的前提下，提供一个散热平衡的稳定工作系统环境，可以实现更大热量的热传导，水道结构上进行了重新设计，结构简单、易加工，散热效果良好，可以实现对激光芯片和透镜组产生的热量进行冷却，满足终端使用需求。
83.应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
84.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。