本实用新型涉及光纤激光器合束器散热技术领域，具体是一种用于高功率光纤激光合束器的键合蓝宝石散热结构件。 背景技术： 随着近几年国内光纤激光器和光纤放大器的飞速发展，在激光武器、材料加工(激光打标，激光焊接)、光传感、激光雷达和光纤通讯等诸多领域都需要高功率光纤激光器和光纤放大器。而高功率光纤激光器和光纤放大器的实现离不开基于包层泵浦技术的泵浦合束器。包层泵浦技术是通过双包层光纤实现的，双包层光纤相较于普通光纤增加了内包层，且横截面积和数值孔径都远大于芯径，使多模光纤可以在包层中传输，而且多模光相较于单模光耦合效率更高，再通过掺杂稀土元素的有源光纤吸收转换放大，使高功率多模泵浦光转换成高功率单模激光。 虽然我国光纤激光器和光纤放大器正处于飞速发展的时期，但是相对于欧美国家起步较晚，高功率包层泵浦技术还有许多未能攻克的难题制约了合束器的发展。其中最大的难题就是千瓦级的光纤激光器的安全散热问题。现在世界上比较成熟的合束器研制单位有美国的IPG,美国的 OFS 、加拿大的 ITF 和法国的 HIGHWAVE 等。而在国内，主要的合束器生产研发厂家有上海迈岐、中科院上海光机所、中科院西安光机所等一系列高科技生产研发单位。 目前市场普通的合束器大部分用石英管作为合束的散热棒的。但由于石英热导率差只能用于20W以下的低功率合束器。 20-100W直接的散热方式大体上是采用蓝宝石散热棒，将光纤封装在蓝宝石散热棒上，散热棒固定在金属铝盒内，由于蓝宝石材料本身的良好的导热透光性，这种方式相比石英管有效的提高了散热能力，降低了光纤的表面温度。但即便这种方式也有两个问题限制了光纤承载功率的进一步提升：1.光纤焊接端不可避免存在光和热的散出，由于蓝宝石棒长度有限，单面透光导热，这导致其散热能力受到了很大的限制，这部分功能能量无法有效散出最终会形成热能提高散热棒温度，限制了承载功率的进一步提升；2.当功率进一步提升的情况下(大于100W),会导致金属铝盒的热膨胀比较明显，导致整个合束器稳定性和可靠性较差。 技术实现要素： 本实用新型的目的在于提供一种用于高功率光纤激光合束器的键合蓝宝石散热结构件，以解决现有技术中的问题。

本实用新型提供一种用于高功率光纤激光合束器的键合蓝宝石散热结构件，包括金属外框。所述金属外框内设置有中间层蓝宝石、顶层蓝宝石、蓝宝石盖子和蓝宝石散热棒。所述蓝宝石底座顶端设置有中间层蓝宝石和蓝宝石散热棒，蓝宝石散热棒位于中间层蓝宝石内。所述中间层蓝宝石顶端设置有顶层蓝宝石和蓝宝石盖子，蓝宝石盖子位于蓝宝石散热棒上方。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种用于高功率光纤激光合束器的键合蓝宝石散热结构件，包括金属外框，所述金属外框内设置有中间层蓝宝石、顶层蓝宝石、蓝宝石盖子和蓝宝石散热棒，所述蓝宝石底座顶端设置有中间层蓝宝石和蓝宝石散热棒，蓝宝石散热棒位于中间层蓝宝石内，所述中间层蓝宝石顶端设置有顶层蓝宝石和蓝宝石盖子，蓝宝石盖子位于蓝宝石散热棒上方。

优选地，所述金属外框设置为铝合金边框。优选地，所述中间层蓝宝石和蓝宝石底座与顶层蓝宝石之间均通过Al-O离子键的原子力结合。优选地，所述蓝宝石底座、中间层蓝宝石、顶层蓝宝石、蓝宝石盖子和蓝宝石散热棒的表面均设置为抛光结构。优选地，所述蓝宝石底座的长度设置为75mm,蓝宝石底座的宽度设置为8.5mm,蓝宝石底座的高度设置为2.5mm。优选地，所述中间层蓝宝石的长度设置为75mm,中间层蓝宝石的宽度设置为2mm,中间层蓝宝石的高度设置为2.2mm。优选地，所述蓝宝石盖子的长度设置为75mm,蓝宝石盖子的宽度设置为4.4mm,蓝宝石盖子的高度设置为2.2mm。优选地，所述蓝宝石散热棒的长度设置为75mm,蓝宝石散热棒的宽度设置为2.3mm,蓝宝石散热棒的高度设置为2.3mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：1.采用键合结构的固有优越性：键合结构的固定是化学键方式形成的固定，导光导热性好，耐酸耐碱耐高温，具有极大的优越性。2.散热效果显著提升：由于蓝宝石键合结构相比蓝宝石棒增大了光纤散热的表面积，相比蓝宝石棒的单面散热，蓝宝石键合结构的六面散热能力更好，因此光纤焊接端口的光和热几乎都能有效的散出。3.可靠性大幅改善：这种结构可以承载2-3千瓦功率的激光，蓝宝石的热膨胀系数比金属要小得多，当承受更大功率的千瓦级的激光时，蓝宝石键合结构的膨胀相对较小，几乎没有变化，因此合束器的稳定性和可靠性大幅提升。

附图说明：图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的剖视图。图中：1-蓝宝石底座；2-中间层蓝宝石；3-顶层蓝宝石；4-蓝宝石盖子；5-蓝宝石散热棒；6-金属外框。具体实施方式如下：首先在金属外框内设置中间层蓝宝石、顶层蓝宝石、蓝宝石盖子和蓝宝石散热棒；然后在蓝石

本实用新型提供了一种用于高功率光纤激光合束器的键合蓝宝石散热结构件，包括金属外框6,其内部设置有中间层蓝宝石2、顶层蓝宝石3、蓝宝石盖子4和蓝宝石散热棒5。整个结构放置于金属外框6内，并通过螺丝固定。蓝宝石底座1顶端设置有中间层蓝宝石2和蓝宝石散热棒5,其中蓝宝石散热棒5位于中间层蓝宝石2内。中间层蓝宝石2顶端设置有顶层蓝宝石3和蓝宝石盖子4,蓝宝石盖子4位于蓝宝石散热棒5上方。

金属外框6采用铝合金边框制成。中间层蓝宝石2和蓝宝石底座1与顶层蓝宝石3之间均通过Al-O离子键的原子力结合。所有表面均设置为抛光结构。具体尺寸方面，蓝宝石底座1的长度为75mm,宽度为8.5m,高度为2.5mm;中间层蓝宝石2的长度为75mm,宽度为2mm,高度为2.2mm;蓝宝石盖子4的长度为75mm,宽度为4.4mm,高度为2.2mm;蓝宝石散热棒5的长度为75mm,宽度为2.3mm,高度为2.3mm。

需要注意的是，本实用新型的实施例仅涵盖了部分技术方案，而非全部。基于本实用新型中的实施例，普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的工作原理如下：首先，晶体键合前需要对晶体表面进行精密抛光加工，以确保晶体键合表面平整度达到原子量级水平。接下来，清洁晶体表面，在键合前对晶体表面进行清洁处理。具体操作方法是将30%的盐酸浸泡晶体3小时，然后在去离子水中超声清洗20分钟。之后，用酒精棉蘸无水乙醇擦拭晶体表面，并自然晾干。

键合是在高温高真空炉中进行的。具体操作方法是采用铱金夹具固定蓝宝石底座1、中间层蓝宝石2、顶层蓝宝石3晶体，并沿垂直于底面的方向加压。加压压力大小为10N-100N,进行高温扩散键合。键合温度设置在1750-1950°C,真空度优于1.0×10-2Pa,保温时间为24-48h。接着，按照一定程序缓慢降温至室温后取出。

键合结构的固定是通过化学键方式实现的。这种固定方式具有导光导热性好、耐酸耐碱耐高温等极大优越性。相比于蓝宝石棒，蓝宝石键合结构增大了光纤散热的表面积。在六面散热能力方面，蓝宝石键合结构的性能优于单面散热的蓝宝石棒。因此，光纤焊接端口的光和热几乎都能有效地散出。

此外，蓝宝石的热膨胀系数比金属要小得多。当承受更大功率的千瓦级的激光时，蓝宝石键合结构的膨胀相对较小，几乎没有变化。这使得合束器的稳定性和可靠性得到大幅提升。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节。在不偏离本实用新型的精神或基本特征的前提下，可以以其他具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪个角度来看，均应将实施例视为示范性的且非限制性的。本实用新型的范围由所附权利要求而非上述说明限定，旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。