CN105977770A - 用于全光纤放大器的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于全光纤放大器的冷却装置，该装置通过将整个掺杂光纤及其两端的熔接点置于光纤凹槽中，同时通过将掺杂光纤缠绕于圆柱体型冷却柱上，既能将高功率光纤放大器运行时掺杂光纤和熔接点内所产生的热量尽可能地传递给冷却装置，从而保证了放大器安全、稳定、长时间的运转；还能提升全光纤放大器的模式不稳定性阈值，同时还具备光纤可调、光纤熔点全面制冷、一体化集成等优势。

Description

用于全光纤放大器的冷却装置

技术领域

本发明涉及激光冷却技术领域，具体的涉及一种用于全光纤放大器的冷却装置。

背景技术

光纤激光具有转换效率高、光束质量好和结构紧凑等优点，在工业、科研和国防等领域具有广泛的应用前景。主振荡功率放大(MOPA)结构主要用于高功率光纤激光系统中，MOPA结构通过一级或多级光纤放大器，对中低功率的种子激光进行功率放大，能获得较高功率的激光输出。

现有的全光纤放大器如图1所示，该结构的放大器来源于代守军,等发表于《中国激光》,[J]2013,40(7):702001的《1.5kW近单模全光纤激光器》。放大器包括信号泵浦功率合束器1’、半导体泵浦激光器2’、大模场掺杂光纤4’和大模场被动光纤5’，大模场掺杂光纤4’通过两个熔接点(31’和32’)分别与信号泵浦功率合束器1’和大模场被动光纤5’连接。随着功率的不断提升，放大器中的熔接点(31’和32’)和掺杂光纤4’处产生大量的热，如果不能够对熔接点(31’和32’)和掺杂光纤4’进行有效冷却，会影响激光器的正常工作，甚至烧毁放大器。目前，针对全光纤放大器的冷却方案参见CN201010205769，CN201110422917，CN201320269759和CN201420597145，其中最常见的冷却方案是将光纤盘绕在冷却板上进行冷却。

随着现有激光放大器输出激光功率的不断提高，掺杂光纤中会发生模式不稳定性，即输出功率达到某个阈值后，光纤激光的输出模式由稳定的基模变为能量在基模和高阶模之间随时间迅速转移的非稳态模式(参见陶汝茂,等发表于《物理学报》.2014,63(8):085202中的《高功率全光纤结构主振荡功率放大器中模式不稳定现象的实验研究》[J]，一旦进入模式不稳定的状态，放大器所输出激光的光束质量会迅速下降，这一现象成为目前限制光纤放大器性能提升的主要因素之一。

目前，存在多种针对光纤激光器和放大器的圆柱状冷却装置(参见CN200810030524.X，CN200810048535.0，CN200910063717.X和CN201210362883.1)。这些现有的圆柱状冷却装置存在以下缺点：

(1)冷却装置中仅可放置固定长度的光纤，短于或长于该固定长度的光纤均无法放入；

(2)缠绕的光纤一部分不能紧密接触制冷装置，不利于输出较大功率时放大器长时间稳定工作；

(3)现有冷却装置中多采用多层圆筒，或者需要填充其它物质才能进行冷却，实际应用时操作不便；

(4)现有冷却装置，体积较大，且形状多为圆柱体，不便于和信号泵浦功率合束器、半导体泵浦激光器等其他器件一体化集成。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于全光纤放大器的冷却装置，以解决现有技术中存在的冷却装置无法通过增加完全损耗来提升放大器的模式不稳定阈值的技术问题。

本发明提供一种用于全光纤放大器的冷却装置，全光纤放大器包括掺杂光纤和设置于掺杂光纤两端的熔接点，冷却装置包括：用于冷却熔接点的冷却板和用于冷却掺杂光纤的至少一个圆柱冷却柱，冷却板和圆柱冷却柱内部通入循环流动的冷却液；圆柱冷却柱设置于冷却板上的对应凹槽内，圆柱冷却柱的侧壁上设有用于容纳掺杂光纤的螺旋光纤凹槽；熔接点与冷却板传热接触；圆柱冷却柱的直径为6～12cm。

进一步地，圆柱冷却柱的直径为7～10cm。

进一步地，圆柱冷却柱的直径为7～10cm。

进一步地，还包括用于放置多个圆柱冷却柱之间掺杂光纤段的柱间光纤夹具和用于向圆柱冷却柱内通入循环冷却液的冷却凸块，冷却凸块设置于圆柱冷却柱的顶端，冷却凸块卡设于柱间光纤夹具中，柱间光纤夹具的侧壁上设有用于放置掺杂光纤段的柱间光纤凹槽。

进一步地，还包括用于将圆柱冷却柱固定于冷却板对应凹槽内的输入输出光纤夹具，输入输出光纤夹具设置于圆柱冷却柱的底部，输入输出光纤夹具的顶面上均设有与螺旋光纤凹槽相切的第三光纤凹槽。

进一步地，还包括用于使掺杂光纤紧贴圆柱冷却柱的多个光纤压块，光纤压块的一端卡接于柱间光纤夹具的外周缘上，另一端卡接于输入输出光纤夹具的外周缘上，光纤压块围绕圆柱冷却柱设置。

进一步地，还包括用于密封圆柱冷却柱底面的密封盖板，密封盖板容纳于输入输出光纤夹具中并固定连接于圆柱冷却柱的底面上。

进一步地，冷却板顶面上设有用于安装冷却部的圆柱冷却柱连接槽和用于安置熔接点外侧光纤的第二光纤凹槽，第二光纤凹槽围绕圆柱冷却柱连接槽周缘设置于冷却板上。

进一步地，冷却部包括相邻间隔设置的第一圆柱冷却柱和第二圆柱冷却柱，第一圆柱冷却上缠绕的掺杂光纤的直径小于第二圆柱冷却柱上缠绕的掺杂光纤的直径。

本发明另一方面还提供了一种包含如上述的冷却装置的光纤放大器，光纤放大器包括：信号泵浦功率合束器、与信号泵浦功率合束器一端相连接的多个半导体泵浦激光器、与信号泵浦功率合束器另一端通过第一熔接点连接的掺杂光纤和与掺杂光纤的另一端通过第二熔接点相连接的被动光纤，信号泵浦功率合束器和半导体泵浦激光器均紧贴冷却板放置，第一熔接点和第二熔接点与冷却板传热接触，掺杂光纤缠绕于圆柱冷却柱的螺旋光纤凹槽内。

相对现有技术，本发明的技术效果：

1、本发明提供的用于全光纤放大器的冷却装置，通过增加弯曲损耗来提升放大器的模式不稳定性阈值的同时，实现冷却装置内可放置光纤的长度可变，实际应用时操作方便，便于和信号泵浦功率合束器、半导体泵浦激光器等常用器件一体化集成；

2、本发明提供的用于全光纤放大器的冷却装置，通过将光纤缠绕在直径为6～12cm的圆柱状圆柱冷却柱上，能增加高阶模式激光的损耗，从而有效提升放大器的模式不稳定阈值，实现放大器的长时间稳定工作；

3、本发明提供的用于全光纤放大器的冷却装置，将掺杂光纤的两个熔接点分别放置在输入输出光纤夹具上的直线形光纤凹槽和冷却板上的光纤凹槽内，避免了熔接点处于圆柱状圆柱冷却柱上的螺旋形光纤凹槽内，从而防止熔接点因为应力发生折断；

4、本发明提供的用于全光纤放大器的冷却装置，通过将整个掺杂光纤及其两端的熔接点置于光纤凹槽中，将高功率光纤放大器运行时掺杂光纤和熔接点内所产生的热量尽可能地传递给冷却装置，从而保证了放大器安全、稳定、长时间的运转。

5、本发明提供的用于全光纤放大器的冷却装置，搭建过程中，先将信号泵浦功率合束器与掺杂光纤熔接在一起，并将熔接点固定在输入输出光纤夹具上的直线形光纤凹槽内，待冷却部上的掺杂光纤缠绕、固定完毕后，将其紧固在冷却板上，然后，将掺杂光纤与被动光纤熔接在一起，并将还未缠绕的掺杂光纤及其两端的熔接点放置在冷却板的光纤凹槽内，增加了光纤长度的适用范围，搭建方便。

6、本发明提供的全光纤放大器，通过将泵浦功率合束器、半导体泵浦激光器等器件紧贴在冷却板上，在利用圆柱状冷却装置提高模式不稳定性阈值的同时实现了放大器的模块化和集成化。

具体请参考根据本发明的用于全光纤放大器的冷却装置提出的各种实施例的如下描述，将使得本发明的上述和其他方面显而易见。

附图说明

图1为现有技术中高功率(≥1kW)全光纤放大器的结构示意图；

图2为本发明优选实施例1中用于全光纤放大器的冷却装置组装状态示意图；

图3为图2的爆炸分解示意图；

图4为本发明优选实施例1中冷却部的立体结构示意图；

图5为图4的爆炸分解示意图；

图6为本发明优选实施例1中圆柱体使用状态立体结构示意图；

图7为本发明优选实施例1中冷却板的立体透视结构示意图；

图8为本发明优选实施例2中用于全光纤放大器的冷却装置的立体组装状态示意图；

图9为图8的爆炸分解示意图；

图10为本发明优选实施例2中冷却部的立体结构示意图；

图11为图10的爆炸分解示意图；

图12为本发明优选实施例2中圆柱体的立体结构示意图；

图13为本发明优选实施例2中冷却板的立体透视结构示意图。

图例说明：

100、冷却部；110、圆柱冷却柱；111、冷却凸块；112、第一通孔；113、第二通孔；120、柱间光纤夹具；130、输入输出光纤夹具；131、两端光纤夹具；132、第三通孔；140、光纤压块；150、密封盖板；200、冷却板；210、圆柱冷却柱连接槽；300、导液管；400、堵头；500、液流通道；612、柱间光纤凹槽；611、螺旋光纤凹槽；620、第二光纤凹槽；630、第三光纤凹槽；640、冷却凹槽。

具体实施方式

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

本文中的冷却液包括水在内的各类冷却介质，例如水溶液、矿物油、熔盐、熔碱等。

参见图2～7，本发明提供的用于全光纤放大器的冷却装置，全光纤放大器包括掺杂光纤和设置于掺杂光纤两端的熔接点，冷却装置包括：用于冷却熔接点的冷却板200和用于冷却掺杂光纤的至少一个圆柱冷却柱110，冷却板200和圆柱冷却柱110内部通有循环流动的冷却液；圆柱冷却柱110设置于冷却板200上的对应凹槽内，圆柱冷却柱110的侧壁上设有用于容纳掺杂光纤的螺旋光纤凹槽611；熔接点与冷却板200传热接触；圆柱冷却柱110的直径为6～12cm。

此处的传热接触是指，熔接点上产生的向外辐射的热能能传导至冷却板200上，并与冷却板200进行热交换，从而实现冷却板200对熔接点的冷却降温。

具体的，全光纤放大器包括掺杂光纤和设置于掺杂光纤两端的第一熔接点和第二熔接点，包括：用于冷却第一熔接点和第二熔接点的冷却板200和用于冷却掺杂光纤的冷却部100，冷却板200和冷却部100内部通入循环流动的冷却液；冷却部100设置于冷却板200上的对应凹槽内；冷却部100包括至少一个用于冷却掺杂光纤的圆柱冷却柱110，圆柱冷却柱110的侧壁上设有用于容纳掺杂光纤的螺旋光纤凹槽611；圆柱冷却柱110的直径为6～12cm。此处的冷却部100可以为一个圆柱冷却柱110也可以为多个圆柱冷却柱110。

发明人研究发现，通过将部分掺杂光纤缠绕在直径为6～12cm的圆柱冷却柱110上，能增加放大器中高阶模式的损耗，可以有效提升模式不稳定阈值。同时通过对放大器中熔点和掺杂光纤同时进行有效制冷，可以实现放大器长时间稳定工作。采用该直径的圆柱体对光纤进行冷却，现有的基于水冷板的冷却装置均无法适用。

本文中圆柱冷却柱110的直径是指未在圆柱冷却柱110表面开设螺旋光纤凹槽611时的圆柱体直径。

圆柱冷却柱110可以设置多个也可以仅设置一个，当设置多个时，两两相邻的圆柱冷却柱110之间的光纤，可以采用板式冷却装置进行冷却和支承，也可以直接悬空设置。这取决于圆柱冷却柱110之间的距离。当设置两个以上圆柱冷却柱110且二者相距较远时，可以设置相应的支承冷却夹具。当然也可以根据实际需要进行调整。对于各熔接点的冷却，即可仅使其与冷却板200传热接触即可实现冷却，同时也可以通过使用夹具对熔接点实现固定，并借助夹具将熔接点处的热量与冷却板200之间实现传输，从而提高冷却效率。当然为了将该冷却装置更方便的与放大器组合，可以使用相应的夹具对其中任一熔接点进行固定后，再在冷却部100上缠绕掺杂光纤。之后再预留足够长度的掺杂光纤，使另一熔接点也能与冷却板200相接触。例如可以将与信号泵浦功率合束器相连接端的熔接点加持固定于夹具上，再在冷却部100上缠绕掺杂光纤。

更优选的，圆柱冷却柱110的直径为7～10cm。此时提升放大器的模式不稳定阈值大于1.8千瓦。

优选的，还包括用于放置多个圆柱冷却柱110之间掺杂光纤段的柱间光纤夹具120和用于向圆柱冷却柱110内通入循环冷却液的冷却凸块111，冷却凸块111设置于圆柱冷却柱110顶端，冷却凸块111卡设于柱间光纤夹具120中，柱间光纤夹具120的侧壁上设有用于放置两两相邻的圆柱冷却柱110之间掺杂光纤段的柱间光纤凹槽612。按此设置，能保证对两两圆柱冷却柱110之间光纤的有效冷却，防止此处光纤温度过高。

优选的，还包括用于将圆柱冷却柱110固定于冷却板200对应凹槽内的输入输出光纤夹具130，输入输出光纤夹具130设置于圆柱冷却柱110的底部，输入输出光纤夹具130的顶面上均设有与螺旋光纤凹槽611相切的第三光纤凹槽630。参见图5，输入输出光纤夹具130的数量与所设置的圆柱冷却柱110数量相对应，当仅设置一个圆柱冷却柱110时，掺杂光纤两端的熔接点可以仅有一个熔接点固定于输入输出光纤夹具130内。另一个熔接点则可以直接紧贴冷却板200或与之传热接触设置。按此设置，能提高圆柱冷却柱110的固定可靠性，提高熔接点的安装稳固性。

优选的，还包括用于使缠绕于圆柱冷却柱110上的掺杂光纤紧贴圆柱冷却柱110的多个光纤压块140，光纤压块140的一端卡接于柱间光纤夹具120的外周缘上，另一端卡接于输入输出光纤夹具130的外周缘上，光纤压块140围绕圆柱冷却柱110设置。通过设置光纤压块140，能在减轻整体质量的同时，提高圆柱冷却柱110对掺杂光纤的冷却效果。

参见图6，优选的，柱间光纤夹具120的中心处设有容纳冷却凸块111的轴向通孔，柱间光纤夹具120的侧壁上开设也有用于向柱间夹具120内部引入循环冷却液的引液通孔，冷却凸块111上正对柱间光纤夹具120上的引液通孔开设有与圆柱冷却柱110内部相连接的引液孔。从而实现循环冷却液能从柱间光纤夹具120进入，经过冷却凸块111后流入圆柱冷却柱110内的循环过程。参见图6，圆柱冷却柱110的顶部设有用于与柱间光纤夹具120相互卡接的冷却凸块111，冷却凸块111上开设有与液流通道500相连通的液流开口，同时冷却凸块111内部和圆柱冷却柱110内部均设有管路，以便从循环冷却液在圆柱冷却柱110内循环流动。通过设置该夹具，使光纤能够在圆柱与圆柱之间、以及圆柱与冷却板200之间缠绕时得到有效制冷。

优选的，冷却板200顶面上设有用于安装冷却部100的圆柱冷却柱连接槽210和用于安置掺杂光纤两端熔接点外侧光纤的第二光纤凹槽620，输入输出光纤夹具130卡接于圆柱冷却柱连接槽210内，第二光纤凹槽620围绕圆柱冷却柱连接槽210设置与冷却板200上。此处的冷却板200上的第二光纤凹槽620为仅能容纳掺杂光纤的凹槽。可以实现放大器和冷却装置的集成设置，缩小体积。此处的熔接点外侧光纤可以为掺杂光纤或传能光纤。

优选的，包括相邻间隔设置的第一圆柱冷却柱110和第二圆柱冷却柱110，第一圆柱冷却柱上缠绕的掺杂光纤的直径小于第二圆柱冷却柱110上缠绕的掺杂光纤的直径。使用2个螺旋光纤凹槽611直径不同的圆柱冷却柱110能使该冷却装置适用于缠绕不同直径掺杂光纤的光纤放大器。

参见图2～7，本发明提供的用于全光纤放大器的冷却装置包括：内部可通入循环冷却液的冷却板200。一种实施方式中，冷却板200内部设有多个相互垂直的液流管路，冷却液在液流管路中流动形成液流通道500。冷却板200的外周侧壁上间隔设有多个用于密封液流管路两端的堵头400和用于向冷却板200内通入冷却液的导液管300。

在另一实施例中，参见图7，冷却板200的顶面上开设有至少两个用于安装冷却部100的冷却凹槽640。冷却凹槽640的周缘上开设有第二光纤凹槽620。冷却凹槽640的内部设有用于安装冷却部100的圆柱冷却柱连接槽210，圆柱冷却柱连接槽210相对冷却凹槽640的槽面降低，形成台阶型凹槽。两两连通同一液流管路的堵头400处可以设置泵等装置，使冷却液在两堵头400之间单向流动。采用该结构的冷却板200有利于将现有无法集成一体化的高功率全光纤放大器整体集成于冷却板200上。有利于缩小该装置的整体结构。减小体积。

参见图3～5，所设置圆柱冷却柱110结构相同，二者结构相同以下仅就其中一个的具体结构进行描述。冷却部100包括用于盘绕掺杂光纤的至少一个圆柱冷却柱110、用于向圆柱冷却柱110内通入冷却液的柱间光纤夹具120、输入输出光纤夹具130和用于夹紧盘绕于圆柱冷却柱110上掺杂光纤的光纤压块140。圆柱冷却柱110的外壁上开设有用于安置掺杂光纤的螺旋光纤凹槽611。为了提高掺杂光纤与圆柱冷却柱110的贴合程度，紧贴螺旋光纤凹槽611在圆柱冷却柱110的四周间隔设有多个光纤压块140。光纤压块140的一端卡接于柱间光纤夹具120的底面相应卡槽内，另一端卡接于输入输出光纤夹具130顶面上对应设置的卡槽内。各光纤压块140的内侧面与螺旋光纤凹槽611之间刚刚能容纳掺杂光纤，从而使掺杂光纤能紧贴圆柱冷却柱110，提高冷却效率。

参见图3～5，柱间光纤夹具120上间隔设有至少两个用于卡接冷却凸块111的相应通孔，柱间光纤夹具120罩设于圆柱冷却柱110的顶端，同时冷却凸块111容纳于通孔内。通孔上开设有用于向冷却凸块111冷却液入口和出口通入冷却液的开孔，开孔上分别设有导液管300。从而实现冷却液从冷却凸块111的入液口流入，冷却后的冷却液从出液口流出。柱间光纤夹具120的两相邻通孔之间，在柱间光纤夹具120的外壁上开设有用于安置掺杂光纤的柱间光纤凹槽612。掺杂光纤可以分别盘绕在2个相邻设置的圆柱冷却柱110上，从而提高掺杂光纤与圆柱冷却柱110的接触面积，提高冷却效率。同时设置于柱间光纤夹具120外壁上的柱间光纤凹槽612，可以利用柱间光纤夹具120内的循环冷却液带着这部分掺杂光纤的热量，从而实现降温。

为了节省管材，参见图3，两两相邻的冷却凸块111之间的冷却液流动口可以用一个相互连通的导液管300相连接。从而使得循环液流500在两个圆柱冷却柱110中循环。

参见图5～6，圆柱冷却柱110底面上设有用于安装密封盖板150的凹槽，密封盖板150通过螺钉螺母等常见连接方式固定于该凹槽内，以便对圆柱冷却柱110内的循环冷却液流动进行密封。密封盖板150容纳于输入输出光纤夹具130上对应开始的通孔内。

圆柱冷却柱110的底面安设于输入输出光纤夹具130上，输入输出光纤夹具130的一侧设有用于安放掺杂光纤两端具有熔接点光纤的第三光纤凹槽630。例如实施例1中，参见图2～7，输入输出光纤夹具130容纳于冷却板200上的圆柱冷却柱连接槽210内。圆柱冷却柱110垂直于冷却板200设置。按此设置可利用重力加速冷却液在圆柱冷却柱110内的循环速度。提高冷却效率。

作为本发明的另一种实现方式：参见图8～13，本发明提供的用于全光纤放大器的冷却装置包括：用于冷却熔接点的冷却板200和用于冷却掺杂光纤的冷却部100，冷却部100插设卡接于冷却板200中心区域的通槽内，从而进一步的缩小整体体积。

为实现将冷却部100插入冷却凹槽640内，冷却凹槽640中心区域上开设用于容纳冷却部100的通槽，使得冷却部100能卡接于冷却板200的同时，没入冷却板200中，冷却部100的上顶面与冷却凹槽640的槽底平齐。

冷却板200内部能通入循环冷却液。

参见图9，冷却部100包括圆柱冷却柱110和设置于圆柱冷却柱110两端的冷却凸块111。冷却凸块111的轴线与圆柱冷却柱110的轴线重叠，冷却凸块111和圆柱冷却柱110均在其中心轴区域开设有相互连通的第一通孔112。第一通孔112沿圆柱冷却柱110轴向贯通圆柱冷却柱110的两端，第一通孔112沿冷却凸块111的轴向贯通冷却凸块111。冷却凸块111沿其径向开设有第二通孔113。设置于圆柱冷却柱110两相对端冷却凸块111上的第二通孔113错位设置。使用时，冷却液从圆柱冷却柱110一端的冷却凸块111上的第二通孔113流入，流经圆柱冷却柱110内部后，从设置于圆柱冷却柱110另一端的冷却凸块111上的第二通孔113流出。从而实现冷却液在圆柱冷却柱110内的循环流动。第二通孔113上分别设置有用于引入冷却液的导液管300。

参见图11～12，两端光纤夹具131上开设有用于容纳冷却凸块111的安装孔，密封盖板150设置于两端光纤夹具131的外次来密封该安装孔。两端光纤夹具131的轴线与圆柱冷却柱110的轴线相重合。两端光纤夹具131的第一侧上沿其径向开设有第三通孔132，第三通孔132与安装孔相连通，并正对冷却凸块111上的第二通孔113设置。两端光纤夹具131开设有第三通孔132的一侧内侧壁上设有用于安放掺杂光纤两端熔接点的第三光纤凹槽630。设置于圆柱冷却柱110两相对端的第二通孔113和第三通孔132均错位设置。设置于两端光纤夹具131上的圆柱冷却柱110两相对侧的第三光纤凹槽630相互错位设置。缠绕于圆柱冷却柱110上的掺杂光纤容纳于圆柱冷却柱110侧壁上的螺旋光纤凹槽611内，并通过光纤压块140抵接于圆柱冷却柱110上。光纤压块140的两端分别卡设于两端光纤夹具131对应的凹槽内。

采用如实施例2中所示的冷却装置时，区别仅在于将掺杂光纤两端的第一熔接点和第二熔接点均分别所设置于两端光纤夹具131上设置的第三光纤凹槽630内。掺杂光纤缠绕于一个圆柱冷却柱110上。其他结构的设置方式与前述相同。

本发明的另一方面还提供了一种包含冷却装置的全光纤放大器，光纤放大器包括：信号泵浦功率合束器、与信号泵浦功率合束器一端相连接的多个半导体泵浦激光器、与信号泵浦功率合束器另一端通过第一熔接点连接的掺杂光纤和与掺杂光纤的另一端通过第二熔接点相连接的被动光纤，信号泵浦功率合束器和半导体泵浦激光器均紧贴冷却板200放置，第一熔接点和第二熔接点固定放置于冷却板200上的对应凹槽内，掺杂光纤缠绕于冷却部100的螺旋光纤凹槽611内。

例如，信号泵浦功率合束器和半导体泵浦激光器均紧贴放置于冷却板200上，第一熔接点固定放置于第一输入输出光纤夹具130上的第三光纤凹槽630内，掺杂光纤分别缠绕于第一冷却部100和第二冷却部100的柱间光纤凹槽612内，第二熔接点固定放置于第二输入输出光纤夹具130上的第三光纤凹槽630内。

为实现一体化集成放大器，结合图1所示的现有放大器结构可知，含有上述任一种冷却装置的全光纤放大器包括：信号泵浦功率合束器1’、半导体泵浦激光器2’均紧贴放置于冷却板200上。信号泵浦功率合束器1’与掺杂光纤4’的一端熔接连接形成第一熔接点31’。将第一熔接点31’固定放置于一侧输入输出光纤夹具130上的第三光纤凹槽630内。掺杂光纤4’盘绕放置于两相邻设置的冷却部100外侧壁上的螺旋光纤凹槽611内，掺杂光纤4’的外壁抵接于光纤压块140上。连接两冷却部100的部分掺杂光纤4’容纳于柱间光纤夹具120上的柱间光纤凹槽612内。

缠绕了掺杂光纤4’的冷却部100可以通过螺钉等方式紧固于冷却板200顶面的圆柱冷却柱连接槽210内。掺杂光纤4’的另一端与被动光纤5’熔接连接形成第二熔接点32’。将与第一熔接点320’相连接的一段掺杂光纤4’、第一熔接点320’和接近第二熔接点32’的一段被动光纤5’盘绕放置于冷却板200上冷却凹槽640周缘的第二光纤凹槽620内。并将被动光纤5’输出激光的一端预留出来，便于输出激光。采用上述结构进行组装，能使冷却装置适用于不同光纤长度的放大器，方便搭建。通过将现有放大器中的泵浦功率合束器、半导体泵浦激光器等器件紧贴在冷却板200上，在利用圆柱状冷却装置提高模式不稳定性阈值的同时，实现了对放大器整体的冷却，同时使放大器模块化和集成化。

采用如实施例2中所示的冷却装置时，区别仅在于将掺杂光纤4’两端的第一熔接点31’和第二熔接点32’均分别所设置于两端光纤夹具131上设置的第三光纤凹槽630内。掺杂光纤4’缠绕于一个圆柱冷却柱110上。其他结构的设置方式与前述相同。

使用该冷却装置时，冷却液为水为例进行说明。将用作进水口的导液管300和用作出水口的导液管300分别与冷水机的出水口和进水口相连接，以便使冷却液在冷却部100和冷却板200中的液流通道500与冷水机间形成循环流动，实现对光纤放大器整体的有效冷却。提高冷却效率。

本领域技术人员将清楚本发明的范围不限制于以上讨论的示例，有可能对其进行若干改变和修改，而不脱离所附权利要求书限定的本发明的范围。尽管己经在附图和说明书中详细图示和描述了本发明，但这样的说明和描述仅是说明或示意性的，而非限制性的。本发明并不限于所公开的实施例。

通过对附图，说明书和权利要求书的研究，在实施本发明时本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变形。在权利要求书中，术语“包括”不排除其他步骤或元素，而不定冠词“一个”或“一种”不排除多个。在彼此不同的从属权利要求中引用的某些措施的事实不意味着这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求书中的任何参考标记不构成对本发明的范围的限制。

Claims (9)

1.一种用于全光纤放大器的冷却装置，所述全光纤放大器包括掺杂光纤和设置于所述掺杂光纤两端的熔接点，其特征在于，所述冷却装置包括：用于冷却所述熔接点的冷却板和用于冷却所述掺杂光纤的至少一个圆柱冷却柱，所述冷却板和所述圆柱冷却柱内部通有循环流动的冷却液；

所述圆柱冷却柱设置于所述冷却板上的对应凹槽内，所述圆柱冷却柱的侧壁上设有用于容纳所述掺杂光纤的螺旋光纤凹槽；

所述熔接点与所述冷却板传热接触；

所述圆柱冷却柱的直径为6～12cm。

2.根据权利要求1所述的用于全光纤放大器的冷却装置，其特征在于，所述圆柱冷却柱的直径为7～10cm。

3.根据权利要求1或2所述的用于全光纤放大器的冷却装置，其特征在于，还包括用于放置多个所述圆柱冷却柱之间所述掺杂光纤段的柱间光纤夹具和用于向所述圆柱冷却柱内通入循环冷却液的冷却凸块，所述冷却凸块设置于所述圆柱冷却柱的顶端，所述冷却凸块卡设于所述柱间光纤夹具中，所述柱间光纤夹具的侧壁上设有用于放置所述掺杂光纤段的柱间光纤凹槽。

4.根据权利要求3所述的用于全光纤放大器的冷却装置，其特征在于，还包括用于将所述圆柱冷却柱固定于所述冷却板对应凹槽内的输入输出光纤夹具，所述输入输出光纤夹具设置于所述圆柱冷却柱的底部，所述输入输出光纤夹具的顶面上均设有与所述螺旋光纤凹槽相切的第三光纤凹槽。

5.根据权利要求4所述的用于全光纤放大器的冷却装置，其特征在于，还包括用于使所述掺杂光纤紧贴所述圆柱冷却柱的多个光纤压块，所述光纤压块的一端卡接于所述柱间光纤夹具的外周缘上，另一端卡接于所述输入输出光纤夹具的外周缘上，所述光纤压块围绕所述圆柱冷却柱设置。

6.根据权利要求5所述的用于全光纤放大器的冷却装置，其特征在于，还包括用于密封所述圆柱冷却柱底面的密封盖板，所述密封盖板容纳于所述输入输出光纤夹具中并固定连接于所述圆柱冷却柱的底面上。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的用于全光纤放大器的冷却装置，其特征在于，所述冷却板顶面上设有用于安装所述冷却部的圆柱冷却柱连接槽和用于安置所述熔接点外侧光纤的第二光纤凹槽，所述第二光纤凹槽围绕所述圆柱冷却柱连接槽周缘设置于所述冷却板上。

8.根据权利要求7所述的用于全光纤放大器的冷却装置，其特征在于，所述冷却部包括相邻间隔设置的第一圆柱冷却柱和第二圆柱冷却柱，所述第一圆柱冷却上缠绕的所述掺杂光纤的直径小于所述第二圆柱冷却柱上缠绕的所述掺杂光纤的直径。

9.一种包含如权利要求1～8中任一项所述的冷却装置的光纤放大器，所述光纤放大器包括：信号泵浦功率合束器、与所述信号泵浦功率合束器一端相连接的多个半导体泵浦激光器、与所述信号泵浦功率合束器另一端通过第一熔接点连接的掺杂光纤和与所述掺杂光纤的另一端通过第二熔接点相连接的被动光纤，其特征在于，

所述信号泵浦功率合束器和所述半导体泵浦激光器均紧贴冷却板放置，所述第一熔接点和所述第二熔接点与所述冷却板传热接触，所述掺杂光纤缠绕于所述圆柱冷却柱的螺旋光纤凹槽内。