CN104991310B - 一种液冷式光纤准直器以及激光器 - Google Patents

一种液冷式光纤准直器以及激光器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液冷式光纤准直器，包括冷却液；内壳体，内壳体内设置有腔体；锥形连接件，锥形连接件固定于腔体内，并且锥形连接件将腔体分割成浸泡腔和无水腔；光纤，光纤的一端从内壳体的一端插入浸泡腔内并且与锥形连接件连接；准直透镜，准直透镜固定于内壳体的另一端并且与锥形连接件相对应；内壳体内设置有内进水口和内出水口，内壳体的外表面设置有外进水口、外出水口和呈螺旋状的水流槽，其中，内进水口、浸泡腔、内出水口和外出水口依次连通，水流槽的两端分别与外进水口和内进水口连通。通过上述方式，本发明能够实现冷却液对锥形连接件连接光纤的连接面以及光纤连接锥形连接件的连接段实现直接浸泡式冷却，冷却效果更佳。

Description

一种液冷式光纤准直器以及激光器
技术领域
本发明涉及激光处理技术领域，特别是涉及一种液冷式光纤准直器以及激光器。
背景技术
激光的远距离传输必须要用到光纤，但是将激光耦合到光纤中的时候，激光将在光纤端面形成一个较大的能量场，该能量场会产生非常多的冗余热量，而该冗余热量会改变光束质量，或者烧坏光纤，并且冗余热量会随着激光的能量的增加而增加。
对于大功率的激光，如：用于切割、焊接的激光，该冗余热量的影响是将巨大的。而为了方便光纤耦接，通过设置光纤头，光纤的一端置入光纤头内，通过光纤头进行耦接。现有技术中，对用于耦接的发热的光纤段进行冷却的方式为：直接用水液冷式光纤准直器,而热量经过光纤头间接地传递至冷却液中，其热传递效果极差，从而造成对光纤的冷却效果也极差，仍然容易造成烧坏光纤。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种液冷式光纤准直器以及激光器，能够实现冷却液对锥形连接件连接光纤的连接面以及光纤连接锥形连接件的连接段直接浸泡式冷却，冷却效果更佳。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种液冷式光纤准直器，包括冷却液；内壳体，所述内壳体内设置有腔体；锥形连接件，所述锥形连接件固定于所述腔体内，并且所述锥形连接件将所述腔体分割成浸泡腔和无水腔；光纤，所述光纤的一端从所述内壳体的一端插入所述浸泡腔内并且与所述锥形连接件连接；准直透镜，所述准直透镜固定于内壳体的另一端并且与锥形连接件相对应，其中，所述光纤的光束经过锥形连接件和无水腔后入射至准直透镜，由所述准直透镜对所述光束进行准直；所述内壳体内设置有内进水口和内出水口，所述内壳体的外表面设置有外进水口、外出水口和呈螺旋状的水流槽，其中，所述内进水口、浸泡腔、内出水口和外出水口依次连通，所述水流槽的两端分别与外进水口和内进水口连通，所述冷却液可沿所述外进水口、水流槽、内进水口、浸泡腔、内出口水和外出水口流动。
其中，所述准直透镜位于所述水流槽的侧边并且作为所述水流槽的侧壁的一部分。
其中，所述外进水口和外出水口位于所述内壳体的一端的端面，所述水流槽位于所述内壳体的侧壁。
其中，所述液冷式光纤准直器还包括外壳体；所述外壳体包裹所述内壳体和准直透镜，并所述外壳体将所述水流槽的开口封盖。
其中，所述液冷式光纤准直器还包括第一防水圈和第二防水圈；所述第一防水圈和第二防水圈分别固定于准直透镜的两侧。
其中，所述第一防水圈为橡胶。
其中，所述外壳体和内壳体的形状均为圆柱形。
其中，所述液冷式光纤准直器还包括防护镜；所述防护镜固定于外壳体的一端，并且所述防护镜位于所述准直透镜的前方。
其中，所述内壳体还设置有点胶孔，所述点胶孔与所述锥形连接件相对应；所述液冷式光纤准直器还包括粘合胶，所述粘合胶填充于所述点胶孔内，用于将锥形连接件固定于内壳体内。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种激光器，激光器包括上述的液冷式光纤准直器。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明将锥形连接件固定于内壳体的腔体内，并且锥形连接件将腔体分割成浸泡腔和无水腔，光纤的一端插入浸泡腔内并且与锥形连接件连接，内壳体的外表面设置有呈螺旋状的水流槽，其中，水流槽与浸泡腔连通，浸泡腔还与内壳体的内出水口连通，内出水口与外出水口连通，当冷却液流动至浸泡腔内时，冷却液能够对锥形连接件连接光纤的连接面以及光纤连接锥形连接件的连接段实现直接浸泡式冷却，冷却效果更佳；另外，由于冷却液沿着外进水口、水流槽、内进水口、浸泡腔、内出口水和外出水口流动，实现对浸泡腔内的冷却液置换，提高对锥形连接件连接光纤的连接面以及光纤连接锥形连接件的冷却。
附图说明
图1是本发明液冷式光纤准直器实施方式的截面示意图；
图2是本发明液冷式光纤准直器实施方式中冷却液的流向示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
请参阅图1～图2，液冷式光纤准直器20包括冷却液21、内壳体22、锥形连接件23、光纤24和准直透镜25。
内壳体22内设置有腔体221。锥形连接件23固定于腔体221内，并且锥形连接件23将腔体221分割成浸泡腔2211和无水腔2212。光纤24的一端从内壳体22的一端插入浸泡腔2211内并且与锥形连接件23连接。准直透镜25固定于内壳体22的另一端并且与锥形连接件23相对应，其中，光纤24的光束经过锥形连接件23和无水腔2212后入射至准直透镜25，由准直透镜25对光束进行准直。内壳体22内设置有内进水口222和内出水口223，内壳体22的外表面设置有外进水口224、外出水口225和呈螺旋状的水流槽226，其中，内进水口222、浸泡腔2211、内出水口223和外出水口225依次连通，水流槽226的两端分别与外进水口224和内进水口222连通，冷却液21可沿外进水口224、水流槽226、内进水口222、浸泡腔2211、内出水口223和外出水口225流动，由于光纤24与锥形连接件23连接的连接段以及锥形连接件23连接光纤24的连接面浸泡在冷却液21，实现对锥形连接件23的连接面和光纤24的连接段直接浸泡式冷却，提高对光纤24和锥形连接件23的冷却效果；另外，冷却液21沿着外进水口224、水流槽226、内进水口222、浸泡腔2211、内出口水和外出水口225流动，实现对浸泡腔2211内的冷却液21置换，带走热量，进一步提高对锥形连接件23和光纤24的冷却效果。在本实施方式中，冷却液21选为水。
进一步的，由于准直透镜25在准直光束时，准直透镜25也会发热，为了冷却准直透镜25，螺旋状的水流槽226盘旋至准直透镜25处，其中，准直透镜25位于水流槽226的侧边并且与水流槽226的侧壁的一部分直接接触，冷却液21沿水流槽226流动时，冷却液21带走准直透镜25的热量，实现对准直透镜25的冷却。由于水流槽226从浸泡腔侧螺旋至无水腔侧，再返回浸泡腔侧，因此，水流槽226在浸泡腔侧为单螺旋，在无水腔侧为双螺旋。在本实施方式中，外进水口224和外出水口225位于内壳体22的一端的端面，水流槽226位于内壳体22的侧壁，内进水口222和内出水口223位于浸泡腔的两侧，并且内出水口223靠近外出水口225。其中，水流从内壳体22的一端的外进水口224进入水流槽226并沿水流槽226在内壳体22的侧壁螺旋盘至准直透镜25再返回至内进水口222，从内进水口222进入浸泡腔2211，然后从内出水口223出来，再从外出水口225流出。
冷却光纤24还包括外壳体26。外壳体26包裹内壳体22和准直透镜25，用于保护内壳体22准直透镜25。另外，外壳体26还将水流槽226的开口封盖，使得水流槽226形成内置的水流通道。在本实施方式中，外壳体26和内壳体22的形状均优选为圆柱形，外壳体26为非透明材料制成，内壳体22由透明材料制成。
为了防止冷却液21从外壳体26浸透出来，影响与冷却光纤24头连接的其它光学设备，冷却光纤24头还包括第一防水圈27和第二防水圈28，第一防水圈27和第二防水圈28分别固定于准直透镜25的两侧，用于将准直透镜25与外壳体26之间的缝隙，以及，准直透镜25与内壳体22之间的缝隙密封。在本实施方式中，第一防水圈27优选为橡胶，由于橡胶能够弹性形变，有效地提高准直透镜25与外壳体26之间的密封性。
为了避免准直透镜25裸露，冷却光纤24头还包括防护镜28。防护镜28固定于外壳体26的一端，并且防护镜28位于准直透镜25的前方。
为了防止位于浸泡腔2211内的冷却液21从锥形连接件23与内壳体22之间的间隙浸透到无水腔2212，内壳体22还设置有点胶孔227，点胶孔227与锥形连接件23相对应。液冷式光纤准直器20还包括粘合胶(图未示)，粘合胶填充于点胶孔227，用于将锥形连接件23与内壳体22之间粘合固定。当然，粘合胶也可沿着点胶孔227浸入锥形连接件23与内壳体22之间的间隙，以使锥形连接件23与内壳体22之间的固定更牢固，另外，粘合胶还可起到将浸泡腔2211密封的作用，防止冷却液沿锥形连接件23与内壳体22之间的间隙浸入无水腔内。
在本发明实施方式中，将锥形连接件固定于内壳体的腔体内，并且锥形连接件将腔体分割成浸泡腔和无水腔，光纤的一端插入浸泡腔内并且与锥形连接件连接，内壳体的外表面设置有呈螺旋状的水流槽，其中，水流槽与浸泡腔连通，浸泡腔还与内壳体的内出水口连通，内出水口与外出水口连通，当冷却液流动至浸泡腔内时，冷却液能够对锥形连接件连接光纤的连接面以及光纤连接锥形连接件的连接段实现直接浸泡式冷却，冷却效果更佳；另外，由于冷却液沿着外进水口、水流槽、内进水口、浸泡腔、内出口水和外出水口流动，实现对浸泡腔内的冷却液置换，提高对锥形连接件连接光纤的连接面以及光纤连接锥形连接件的冷却。
本发明还提供一种激光器实施方式。激光器包括上述液冷式光纤准直器。对于液冷式光纤准直器的具体结构和功能，可参阅上述实施方式，此处不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种液冷式光纤准直器，包括冷却液、内壳体、光纤和准直透镜，所述内壳体的外表面设置有外进水口、外出水口和呈螺旋状的水流槽，其特征在于，所述液冷式光纤准直器还包括锥形连接件；
所述内壳体内设置有腔体；
所述锥形连接件固定于所述腔体内，并且所述锥形连接件将所述腔体分割成浸泡腔和无水腔；
所述光纤的一端从所述内壳体的一端插入所述浸泡腔内并且与所述锥形连接件连接；
所述准直透镜固定于内壳体的另一端并且与锥形连接件相对应，其中，所述光纤的光束经过锥形连接件和无水腔后入射至准直透镜，由所述准直透镜对所述光束进行准直；
所述内壳体内设置有内进水口和内出水口，其中，所述内进水口、浸泡腔、内出水口和外出水口依次连通，所述水流槽的两端分别与外进水口和内进水口连通，所述冷却液可沿所述外进水口、水流槽、内进水口、浸泡腔、内出口水和外出水口流动。
2.根据权利要求1所述的液冷式光纤准直器，其特征在于，
所述准直透镜位于所述水流槽的侧边并且与所述水流槽的侧壁的一部分接触。
3.根据权利要求2所述的液冷式光纤准直器，其特征在于，
所述外进水口和外出水口位于所述内壳体的一端的端面，所述水流槽位于所述内壳体的侧壁。
4.根据权利要求3所述的液冷式光纤准直器，其特征在于，
所述液冷式光纤准直器还包括外壳体；
所述外壳体包裹所述内壳体和准直透镜，并所述外壳体将所述水流槽的开口封盖。
5.根据权利要求4所述的液冷式光纤准直器，其特征在于，
所述液冷式光纤准直器还包括第一防水圈和第二防水圈；
所述第一防水圈和第二防水圈分别固定于准直透镜的两侧。
6.根据权利要求5所述的液冷式光纤准直器，其特征在于，
所述第一防水圈为橡胶。
7.根据权利要求4所述的液冷式光纤准直器，其特征在于，
所述外壳体和内壳体的形状均为圆柱形。
8.根据权利要求4所述的液冷式光纤准直器，其特征在于，
所述液冷式光纤准直器还包括防护镜；
所述防护镜固定于外壳体的一端，并且所述防护镜位于所述准直透镜的前方。
9.根据权利要求1所述的液冷式光纤准直器，其特征在于，
所述内壳体还设置有点胶孔，所述点胶孔与所述锥形连接件相对应；
所述液冷式光纤准直器还包括粘合胶，所述粘合胶填充于所述点胶孔内，用于将锥形连接件固定于内壳体内。
10.一种激光器，其特征在于，所述激光器包括如权利要求1-9任一项所述的液冷式光纤准直器。
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