CN103399381A - 光纤激光输出头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光纤激光输出头，该光纤激光输出头包括：输出光纤；端帽，设置在输出光纤的末端，用于对输出光纤的输出进行优化处理；光纤导套，用于引导输出光纤，光纤导套的外侧端面平齐或略高于所述端帽的外侧端面；以及导套固定座，用于固定光纤导套，导套固定座上设置有用于活动固定输出光纤的第一固定结构。本发明的光纤激光输出头通过端帽和光纤导套的配合结构实现对输出光纤的固定冷却，提升了光纤激光输出头的隔离度，降低了光纤激光输出头的损耗，同时该光纤激光输出头的维修成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及激光领域，特别是涉及一种光纤激光输出头。
背景技术
在现有的高功率连续光纤激光器中，多使用水冷式激光输出头，即把由石英块制成的光纤端帽固定在透明石英管内，冷却水在透明石英管外侧的与装配机加件之间的间隙内流动，从而将由反射光或散射光照射在金属机加件上所造成的热量带走。
但这种水冷式激光输出头的缺点也是显而易见的，一是对冷却水的水质要求较高，如果冷却水在透明石英管外侧的间隙壁上结有水垢，将导致反射光或散射光无法透过石英管，从而造成热量的大量积聚于水垢处，进而可能损毁激光输出头或激光器；同时高功率连续光纤激光器的输出光纤一般较长，从而用于冷却激光输出头的水管也较长，因此激光输出头可能会因为水管的管阻过大而导致冷却不良。二是这种激光输出头安装维修不方便，由于在安装时一般采用胶粘工艺进行固定，维修均为破坏性的，因此维修成本较高。
故，有必要提供一种光纤激光输出头，以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
本发明的实施例的目的在于提供一种光纤激光输出头，以解决现有的光纤激光输出头隔离度低、损耗高以及维修成本高的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
提供一种光纤激光输出头，其包括：
输出光纤；
端帽，设置在所述输出光纤的末端，用于对所述输出光纤的输出进行优化处理；
光纤导套，用于引导所述输出光纤，所述光纤导套的外侧端面平齐或略高于所述端帽的外侧端面；以及
导套固定座，用于固定所述光纤导套，所述导套固定座上设置有用于活动固定所述输出光纤的第一固定结构。
在本发明所述的光纤激光输出头中，所述第一固定结构包括：
弹性夹头，用于固定所述输出光纤；以及
锁紧螺母，用于锁紧所述弹性夹头。
在本发明所述的光纤激光输出头中，所述光纤激光输出头还包括：
光学透镜，用于对所述输出光纤的输出光束进行发散、准直或聚焦操作；以及
透镜固定座，用于固定所述光学透镜，所述透镜固定座上设置有用于活动固定所述光学透镜的第二固定结构。
在本发明所述的光纤激光输出头中，所述第二固定结构包括：
调节螺钉，用于调整所述光学透镜与所述端帽之间的距离；以及
紧定螺钉，用于固定所述光学透镜与所述端帽之间的距离。
在本发明所述的光纤激光输出头中，所述导套固定座和所述透镜固定座由高导热金属材料制成。
在本发明所述的光纤激光输出头中，所述光纤导套的外侧端面上镀有高反膜。
在本发明所述的光纤激光输出头中，所述端帽的外侧端面镀有增透膜。
在本发明所述的光纤激光输出头中，所述光学透镜为球面或非球面透镜，所述光学透镜的两侧均镀有增透膜。
在本发明所述的光纤激光输出头中，所述光纤激光输出头还包括：
光学窗片，设置在所述光学透镜前，用于减少外界环境对所述光学透镜的污染。
在本发明所述的光纤激光输出头中，所述光学窗片可拆卸的设置在所述光学透镜前。
相较于现有技术，本发明的光纤激光输出头通过端帽和光纤导套的配合结构实现对输出光纤的固定冷却，提升了光纤激光输出头的隔离度，降低了光纤激光输出头的损耗；同时该配合结构拆装方便，因此该光纤激光输出头的维修成本较低；解决了现有的光纤激光输出头隔离度低、损耗高以及维修成本高的技术问题。
附图说明
图1为本发明的光纤激光输出头的优选实施例的结构示意图；
其中，附图标记说明如下：
10：光纤激光输出头；
11：输出光纤；
12：端帽；
13：光纤导套；
14：导套固定座；
15：光学透镜；
16：透镜固定座；
17：光学窗片；
18：弹性夹头；
19：锁紧螺母；
20：调节螺钉；
21：紧定螺钉。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。
请参照图1，图1为本发明的光纤激光输出头的优选实施例的结构示意图。本优选实施例的光纤激光输出头10包括输出光纤11、端帽12、光纤导套13、导套固定座14、光学透镜15、透镜固定座16以及光学窗片17。
其中输出光纤11用于输出激光信号。端帽12设置在输出光纤11的末端，用于对输出光纤11的输出进行优化处理，具体为通过对输出激光光束的扩束降低输出端的光功率密度，同时可采用特别的端面角度设计降低输出光纤11的端面的回波反射，减小了输出激光光束的畸变。光纤导套13用于引导输出光纤11，该光纤导套13位于输出光纤11末端的外侧端面平齐或略高于端帽12的外侧端面。导套固定座14用于固定光纤导套13，该导套固定座14上设置有用于活动固定输出光纤11的第一固定结构。光学透镜15用于对输出光纤11的输出光束进行发散、准直或聚焦操作。透镜固定座16用于固定光学透镜15，该透镜固定座16上设置有用于活动固定光学透镜15的第二固定结构。光学窗片17可拆卸的设置在光学透镜15前，用于减少外界环境对该光学透镜15的污染。
其中第一固定结构包括弹性夹头18以及锁紧螺母19；弹性夹头18用于固定该输出光纤11，锁紧螺母19用于锁紧该弹性夹头18。第二固定结构包括调节螺钉20以及紧定螺钉21，调节螺钉20用于调整光学透镜15与端帽12之间的距离，紧定螺钉21用于固定光学透镜15与端帽12之间的距离。
下面结合图1详细描述本优选实施例的光纤激光输出头10的结构。端帽12设置在输出光纤11的末端。在本优选实施例中端帽12被设置在光纤导套13中，端帽12与光纤导套13之间的间隙应尽可能小，这样不仅可保证输出光纤11的散热效果，同时还可减少输出光纤11的输出光束的抖动。同时光纤导套13位于输出光纤11末端的外侧端面应平齐或略高于端帽12的外侧端面，即端帽12的外侧端面与光纤导套13的外侧端面相平，或端帽12的外侧端面相对于光纤导套13的外侧端面稍稍凹进。当端帽12和光纤导套13的相对位置（即输出光纤11与光纤导套13的相对位置）确定后，通过导套固定座14的第一固定结构的弹性夹头18将输出光纤11夹住，同时通过旋紧锁紧螺母19压迫弹性夹头18夹紧输出光纤11。优选的，输出光纤11的被夹部分应做相应的防损处理，避免弹性夹头18夹坏相应的输出光纤11。这样可通过导套固定座14的第一固定结构调整不同的输出光纤11与光纤导套13之间的位置关系，使得本优选实施例中的光纤导套13以及导套固定座14可兼容于各种输出光纤11。
光纤导套13固定在导套固定座14内，同时光学透镜15固定在透镜固定座16内，透镜固定座16的第二固定结构上的调节螺钉20可以调整光学透镜15与端帽12（即输出光纤11的末端）之间的距离，具体为通过旋转调节螺钉20使得透镜固定座16相对导套固定座14移动，从而调整光学透镜15与端帽12之间的距离；当光学透镜15与端帽12的相对位置确定后，通过旋转第二固定结构上的紧定螺钉21固定光学透镜15与端帽12的相对位置，即固定光学透镜15与端帽12之间的距离。这样可通过选择合适参数的光学透镜15并控制光学透镜15与端帽12之间的相对位置，完美的实现对输出光纤11的输出光束的发散、准直或聚焦操作。
在本优选实施例中，导套固定座14与透镜固定座16可由铜、铝等高导热金属材料制成，且根据导套固定座14与透镜固定座16的散热效果设计其体积，如散热效果较差，可相应的增大导套固定座14与透镜固定座16的体积。这样本优选实施例的光纤激光输出头10在工作时不需要进行水冷或强制风冷，只需要自然冷却即可。
光学透镜15的前方设置有与输出激光波长相对应的光学窗片17，该光学窗片17的主要作用是防尘，即减少外界环境对光学透镜15的污染。同时光学窗片17应可拆卸的设置在相应的固定件上，这样在光纤激光输出头10工作时，将该光学窗片17拆掉，可有效的降低光学窗片17对光路的插损。这里需要强调的是，整个光纤激光输出头10的各部分均应做相应的防尘处理。
优选的，该光纤导套13的外侧端面上镀有高反膜，同时由于光纤导套13的外侧端面应平齐或略高于端帽12的外侧端面，这样可以较好的防止反射光返回输出光纤11中逆向传输，提高了光纤激光输出头10的隔离度，避免了反射光返回输出光纤11中逆向传输并被放大从而造成光学器件的损坏。这里制作光纤导套13的材料优选为耐高温以及吸光率低的材料。
优选的，该端帽12的外侧端面上镀有增透膜，这样可有效的降低光纤激光输出头10的输出损耗。同时这里端帽12的外侧端面可切成与输出光纤11的轴线垂直的平端，也可切成与该轴线成一定夹角（如8度左右）的平端。
优选的，本优选实施例中的光学透镜15可为球面或非球面透镜（即凹透镜或凸透镜均可），同时在光学透镜15的两侧均镀制增透膜，以减小光学透镜15对光路的插损。
本发明的光纤激光输出头通过端帽和光纤导套的配合结构实现对输出光纤的固定自然冷却，提升了光纤激光输出头的隔离度，降低了光纤激光输出头的损耗，保证了光纤激光输出头的性能稳定；同时该配合结构拆装方便，因此该光纤激光输出头的维修成本较低；解决了现有的光纤激光输出头隔离度低、损耗高以及维修成本高的技术问题。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种光纤激光输出头，其特征在于，包括：
输出光纤；
端帽，设置在所述输出光纤的末端，用于对所述输出光纤的输出进行优化处理；
光纤导套，用于引导所述输出光纤，所述光纤导套的外侧端面平齐或略高于所述端帽的外侧端面；以及
导套固定座，用于固定所述光纤导套，所述导套固定座上设置有用于活动固定所述输出光纤的第一固定结构。
2.根据权利要求1所述的光纤激光输出头，其特征在于，所述第一固定结构包括：
弹性夹头，用于固定所述输出光纤；以及
锁紧螺母，用于锁紧所述弹性夹头。
3.根据权利要求1所述的光纤激光输出头，其特征在于，所述光纤激光输出头还包括：
光学透镜，用于对所述输出光纤的输出光束进行发散、准直或聚焦操作；以及
透镜固定座，用于固定所述光学透镜，所述透镜固定座上设置有用于活动固定所述光学透镜的第二固定结构。
4.根据权利要求3所述的光纤激光输出头，其特征在于，所述第二固定结构包括：
调节螺钉，用于调整所述光学透镜与所述端帽之间的距离；以及
紧定螺钉，用于固定所述光学透镜与所述端帽之间的距离。
5.根据权利要求3所述的光纤激光输出头，其特征在于，所述导套固定座和所述透镜固定座由高导热金属材料制成。
6.根据权利要求1所述的光纤激光输出头，其特征在于，所述光纤导套的外侧端面上镀有高反膜。
7.根据权利要求1所述的光纤激光输出头，其特征在于，所述端帽的外侧端面镀有增透膜。
8.根据权利要求3所述的光纤激光输出头，其特征在于，所述光学透镜为球面或非球面透镜，所述光学透镜的两侧均镀有增透膜。
9.根据权利要求1所述的光纤激光输出头，其特征在于，所述光纤激光输出头还包括：
光学窗片，设置在所述光学透镜前，用于减少外界环境对所述光学透镜的污染。
10.根据权利要求9所述的光纤激光输出头，其特征在于，所述光学窗片可拆卸的设置在所述光学透镜前。
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