CN102540340A - 一种温区可控的激光加热源 - Google Patents

Abstract

本发明述及一种温区可控的激光加热源，包括一个锥形外侧面反射镜环、若干套45°反射镜控制系统、一个锥形内侧面反射镜环和大功率激光器；所述锥形外侧面反射镜环位于激光加热源的顶部；所述锥形内侧面反射镜环位于激光加热源的中部；所述45°反射镜控制系统位于所述锥形内侧面反射镜环内侧；所述大功率激光器发射的激光依次入射到所述一个锥形外侧面反射镜环上、所述若干套45°反射镜控制系统上、所述一个锥形内侧面反射镜环上，最后反射会聚到加热区的被加热物。本发明采用两个反射镜环和电控反射镜系统共同完成对激光光路的控制，形成可精确控制的熔融温区，适用于加热不同材料、不同几何形状的光纤预制棒及器件的需求。

Description

一种温区可控的激光加热源

技术领域

本发明述及一种温区可控的激光加热源，属光电技术领域。

背景技术

激光器不仅是现代光通信不可缺少的工具，随着大功率激光器的不断发展，其还可作为一种环保、高效、清洁的加热源来使用。尤其在光学器件热加工中用途越来越广泛，例如，大功率激光器可以对光纤预制棒进行热熔融拉制出光纤，也可对光纤进行热熔融拉制出锥形光纤器件等。

目前对光纤器件进行热加工的热源主要有两种：

（1）采用气体火焰加热。选用氢气或天然气等可燃气体，配以氧气助燃作为加热源。该方式成本低，热效率较高，但气流存在扰流会造成加热区的温场不稳定从而影响加热效果。另外，由于燃气在制备过程中存在杂质，杂质燃烧后会附着在热加工的器件上会对器件性能造成很大影响。

（2）采用电加热方式。通常选用石墨材料制成发热电极，通电后使其发热形成热区。这种方式的温场相对控制较为稳定。但石墨材料本身在高温时极易氧化燃烧，为避免石墨发热体的消耗大多通入氩气等惰性气体作为保护气，这又增加气流的扰流。石墨发热体加工成型后其热区范围也就固定成型，因此，加热区域是不可变的。

发明内容

本发明的目的在于解决光器件加工尤其是光纤器件制作中的热源问题，提供一种温区可控的激光加热源。该装置可靠性高、操作简单、工作稳定、热区范围可控且不会对器件造成污染，可为光纤预制棒或光纤等需要热加工的工艺提供加热源支持。用于加热不同材料、不同几何形状的光纤预制棒，形成可精确控制的熔融温区，以满足拉制各种高性能特种光纤的需求。同时利用该热源温度场分布精确可控的特点，还可以对光纤进行后续的热处理和热加工等。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种温区可控的激光加热源，包括一个锥形外侧面反射镜环、若干套45°反射镜控制系统、一个锥形内侧面反射镜环和大功率激光器；所述锥形外侧面反射镜环位于激光加热源的顶部；所述锥形内侧面反射镜环位于激光加热源的中部；所述45°反射镜控制系统位于所述锥形内侧面反射镜环内侧；所述大功率激光器发射的激光依次入射到所述一个锥形外侧面反射镜环上、所述若干套45°反射镜控制系统上、所述一个锥形内侧面反射镜环上，最后反射会聚到加热区的被加热物。

上述锥形外侧面反射镜环为中空锥形环结构，采用金属材质或光学玻璃，外侧面为抛光或镀高反射光学薄膜，锥体母线夹角为45°。

上述锥形内侧面反射镜环为中空锥形环结构，采用金属材质或光学玻璃，内侧面为抛光或镀高反射光学薄膜，锥体母线夹角为任意角度分别对应不同的加热区域。

上述45°反射镜控制系统包括45°反射镜和电控五维调整架，所述45°反射镜采用胶结或螺丝固定在所述电控五维调整架上，通过控制所述电控五维调整架的方位改变所述大功率激光器入射的激光的光路在加热区形成不同尺寸的温区，所述45°反射镜控制系统的个数与大功率激光器入射的激光的光路数相同。

上述大功率激光器入射的激光通过分束器分成两路或多路激光束。

本发明的工作原理：

大功率激光器通过分束器分成若干束激光入射到几个不同功能的反射镜经反射后最终会聚到加热区加热物上，并在加热物上形成高温区对其进行高温熔融热加工。温区的可控是通过45°反射镜电控系统在三维空间的调节改变会聚光路，实现会聚区域即高温加热区的长度控制。更换不同锥体母线夹角的锥形内侧面反射镜环可实现高温区域激光会聚角度的变化，从而也可实现高温区的温场变化。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点： 

（1）可靠性高，操作简单；

（2）高温区稳定，加热温区无污染；

（3）温场可变，调节灵活能够方便的制作不同要求的光纤器件。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构框图；

图2是45°反射镜控制系统的结构框图； 

图3是加热温区的示意图。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例并结合附图说明如下：

如图1所示，一种温区可控的激光加热源，包括一个锥形外侧面反射镜环1、若干套45°反射镜控制系统2、一个锥形内侧面反射镜环3和大功率激光器4；所述锥形外侧面反射镜环1位于激光加热源的顶部；所述锥形内侧面反射镜环3位于激光加热源的中部；所述45°反射镜控制系统2位于所述锥形内侧面反射镜环3内侧；所述大功率激光器4发射的激光6依次入射到所述一个锥形外侧面反射镜环1上、所述若干套45°反射镜控制系统2上、所述一个锥形内侧面反射镜环3上，最后反射会聚到加热区5的被加热物51。

所述锥形外侧面反射镜环1为中空锥形环结构，采用金属材质或光学玻璃，外侧面为抛光或镀高反射光学薄膜，锥体母线夹角为45°。

所述锥形内侧面反射镜环3为中空锥形环结构，采用金属材质或光学玻璃，内侧面为抛光或镀高反射光学薄膜，锥体母线夹角为任意角度分别对应不同的加热区域。

如图2和图3所示，所述45°反射镜控制系统2包括45°反射镜21和电控五维调整架22，所述45°反射镜21采用胶结或螺丝固定在所述电控五维调整架22上，通过控制所述电控五维调整架22的方位改变所述大功率激光器4入射的激光6的光路在加热区5形成不同尺寸的温区52，所述45°反射镜控制系统2的个数与大功率激光器4入射的激光6的光路数相同。

所述的大功率激光器4入射的激光6通过分束器分成两路或多路激光束。

Claims (5)

1.一种温区可控的激光加热源，其特征在于，包括一个锥形外侧面反射镜环（1）、若干套45°反射镜控制系统（2）、一个锥形内侧面反射镜环（3）和大功率激光器（4）；所述锥形外侧面反射镜环（1）位于激光加热源的顶部；所述锥形内侧面反射镜环（3）位于激光加热源的中部；所述45°反射镜控制系统（2）位于所述锥形内侧面反射镜环（3）内侧；所述大功率激光器（4）发射的激光（6）依次入射到所述一个锥形外侧面反射镜环（1）上、所述若干套45°反射镜控制系统（2）上、所述一个锥形内侧面反射镜环（3）上，最后反射会聚到加热区（5）的被加热物（51）。

2.根据权利要求1所述的一种温区可控的激光加热源，其特征在于，所述锥形外侧面反射镜环（1）为中空锥形环结构，采用金属材质或光学玻璃，外侧面为抛光或镀高反射光学薄膜，锥体母线夹角为45°。

3.根据权利要求1所述的一种温区可控的激光加热源，其特征在于，所述锥形内侧面反射镜环（3）为中空锥形环结构，采用金属材质或光学玻璃，内侧面为抛光或镀高反射光学薄膜，锥体母线夹角为任意角度分别对应不同的加热区域。

4.根据权利要求1所述的一种温区可控的激光加热源，其特征在于，所述45°反射镜控制系统（2）包括45°反射镜（21）和电控五维调整架（22），所述45°反射镜（21）采用胶结或螺丝固定在所述电控五维调整架（22）上，通过控制所述电控五维调整架（22）的方位改变所述大功率激光器（4）入射的激光（6）的光路在加热区（5）形成不同尺寸的温区（52），所述45°反射镜控制系统（2）的个数与大功率激光器（4）入射的激光（6）的光路数相同。

5.根据权利要求1所述的一种温区可控的激光加热源，其特征在于，所述大功率激光器（4）入射的激光（6）通过分束器分成两路或多路激光束。

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