CN106602390A - 激光器保护装置、激光系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种激光器保护装置和激光系统，激光系统包括激光器、光纤和激光器保护装置，激光器包括控制器，控制器用于控制激光器将激光从光纤输出；激光器保护装置包括壳体和光电二极管，壳体内设置有光纤槽，光纤放置在光纤槽内，光电二极管固定在壳体内，光电二极管对光纤进行探测，光电二极管向控制器输出反馈信号。通过光电二极管对光纤进行监测，从而有效地保护光纤激光器，同时其易于方便安装，且与光纤类型无关，故也大大提高通用性。
Description
技术领域
本发明涉及激光器领域，尤其涉及高功率激光器的保护装置和高功率的激光系统，以及激光器保护装置和激光系统的使用方法。
背景技术
目前激光器在激光应用中占有极其重要的地位，可用于材料加工、激光测距、激光光谱学、激光医疗。激光化工、激光分离同位素及激光核聚变等。尤其是高功率激光器，高功率光纤激光器通常输出光功率大于10瓦，峰值功率达到千瓦级别，当出现光纤熔接质量不佳、光纤端面损伤、污染等情况，光纤从损伤点开始燃烧，如果不及时关闭激光器，高功率激光持续输出，导致整个光纤链路烧毁。
现有的一种保护方式是，一般会在高功率激光器设置有紧急按钮，当出现光纤燃烧时，需要操作人员迅速通过按钮关停激光器。在10MW/cm2功率时，光纤燃烧速度约每秒0.8米，燃烧速度随着功率的上升而加快，所以需要操作人员反应迅速，甚至需要额外配置一个人看管激光器。
另外一种保护方式时，在光路中增加一个耦合器和光电二极管，用于监控沿光路返回的光强，光纤燃烧时，回波损耗会减小，即返回的光变强，光强超过一定阈值，触发激光器关机保护。该方案实现了自动关闭，主要缺点是增加了耦合器，成本上升，同时增加了光路中的损耗和链路长度，产生非线性效应。另外，由于光纤激光器的输出光纤种类多样，需要用对应的光纤生产耦合器，有些光纤并不适合生产耦合器。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种可实现自动防护的激光器保护装置。
本发明的第二目的是提供一种可实现自动防护的激光系统。
本发明的第三目的是提供一种可实现自动防护的激光器保护装置的使用方法。
本发明的第四目的是提供一种可实现自动防护的激光系统的使用方法。
为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种激光器保护装置，其特征在于，包括壳体和光电转换元件，壳体由不透光材料制作而成，壳体用于放置光纤，光电转换元件固定在壳体内，光电转换元件用于对从光纤出射的光进行探测，光电转换元件用于输出光电信号。
更进一步的方案是，壳体内设置有光纤槽，光纤槽用于放置光纤。
更进一步的方案是，光纤槽设置有通孔，光电转换元件设置在通孔中。
更进一步的方案是，光纤槽的底壁为平面，通孔贯穿地设置在底壁上。
更进一步的方案是，壳体包括底座和上盖，底座和上盖围成容纳腔，沿着光纤槽延伸方向贯穿上盖地设置有光纤通道。
为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种激光系统，包括激光器、光纤和激光器保护装置；激光器包括控制器，控制器用于控制激光器将激光从光纤输出；激光器保护装置包括壳体和光电转换元件，壳体由不透光材料制作而成，壳体用于放置光纤，光电转换元件固定在壳体内，光电转换元件用于对从光纤出射的光进行探测，光电转换元件用于输出光电信号。
由上述方案可见，通过设置光纤槽并将光纤设置在光纤槽中，当出现光纤熔接质量不佳、光纤端面损伤、污染等情况时，光纤从损伤点开始燃烧，当燃烧点经过光电二极管时，将产生较大的光电流，光电二极管向控制器触发关机保护，不再输出高功率激光，光纤燃烧随即停止，避免光纤激光器全面损毁。并且光电二极管设置在平面的底壁上并用上盖盖合，其易于安装和方便光纤的安装，同时本案与光纤类型无关，且本案的保护装置结构改进不涉及原激光器，故也大大提高通用性，以及利用不透光材料制作而成的壳体有利于光电转换元件的设置位置优化，也有利于提高监控准确性，为后级激光器提供良好地自动保护。
为了实现本发明的第三目的，本发明提供一种激光器保护装置的使用方法，激光器保护装置包括壳体和光电转换元件，壳体包括底座和上盖，底座和上盖由不透光材料制作而成，底座和上盖围成容纳腔，底座上设置有光纤槽，沿着光纤槽延伸方向贯穿上盖地设置有光纤通道，光电转换元件固定在壳体内；使用方法包括：
将光纤放置在光纤槽上并位于光纤通道中；
光电转换元件对从光纤出射的光进行探测；
光电转换元件向外输出光电信号。
为了实现本发明的第四目的，本发明提供一种激光系统的使用方法，激光系统包括激光器、光纤和激光器保护装置，激光器包括控制器，控制器用于控制激光器将激光从光纤输出；激光器保护装置包括壳体和光电转换元件，壳体包括底座和上盖，底座和上盖由不透光材料制作而成，底座和上盖围成容纳腔，底座上设置有光纤槽，沿着光纤槽延伸方向贯穿上盖地设置有光纤通道，光电转换元件固定在壳体内；
使用方法包括：
将光纤放置在光纤槽上并位于光纤通道中；
光电转换元件对从光纤出射的光进行探测；
光电转换元件向控制器输出光电信号；
控制器根据光电信号控制激光器运行或停止。
由上述方案可见，通过激光系统和保护装置的使用方法，设置光纤槽并将光纤设置在光纤槽中，当出现光纤熔接质量不佳、光纤端面损伤、污染等情况时，光纤从损伤点开始燃烧，当燃烧点经过光电二极管时，将产生较大的光电流，光电二极管向控制器触发关机保护，不再输出高功率激光，光纤燃烧随即停止，避免光纤激光器全面损毁。并且光电二极管设置在平面的底壁上并用上盖盖合，其易于安装和方便光纤的安装，同时本案与光纤类型无关，且本案的保护装置结构改进不涉及原激光器，故也大大提高通用性，以及利用不透光材料制作而成的壳体有利于提高监控准确性，为后级激光器提供良好地自动保护。
附图说明
图1是本激光系统实施例的结构原理图。
图2是图1中A处的放大图。
图3是本激光器保护装置实施例省略上盖后的结构图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
参照图1、图2和图3，图1是激光系统的结构原理图，图2是图1中A处即激光器保护装置2的放大图，图3是激光器保护装置的结构图。激光系统包括激光器1、光纤3和激光器保护装置2，激光器1包括控制器11，控制器11用于控制激光器，使得激光器输出的激光从光纤3输出。
激光器保护装置2包括壳体和光电转换元件24，壳体包括底座22和盖合在底座22上方的上盖21，底座22和上盖21由不透光材料制作而成，底座22和上盖21围成容纳腔，继而使得光较为困难的进入容纳腔内，底座22上设置有凸台，在凸台上开设有光纤槽23，光纤槽23的底壁呈平面设置，沿着光纤槽23延伸方向贯穿上盖23地设置有光纤通道，上盖21可就光纤通道在两侧壁上设置朝下开口的U型避让槽，光纤3放置在光纤槽23中并位于光纤通道上后，即便上盖21盖合在底座22上后也不影响光纤3布置，同时能够保持容纳腔内不被外界光线进入。在底壁贯穿地开设有通孔25，光电转换元件24设置在通孔25中，继而光电转换元件24位于光纤3的下方并可对光纤3进行探测。优选地，光电转换元件24可采用光电二极管对光纤出射的光进行探测，当然光电转换元件亦可以设置在壳体内的任意地方，只要能够探测到光纤出射的光即可实现本发明的目的。更进一步地，为了保证容纳腔的不透光，可对壳体和底座的连接位置进行优化，如：底座上的光纤槽贯穿底座两侧壁的设置，上盖的面积可以呈较小地设置，上盖可以盖合在底座靠近光纤槽的部分即可实现目的，再者，上盖也可以只盖合光纤槽的开口即可，这些改变均可实现本发明的目的，均在本发明的保护范围之内。
对光纤监测时，如果出现光纤熔接质量不佳、光纤端面损伤、污染等情况时，光纤将会从损伤点开始燃烧，当燃烧点经过光电转换元件时，将产生较大的光电流，光电转换元件向控制器输出反馈信号，并使得控制器触发关机保护，继而立刻关闭激光器，不再输出高功率激光，光纤燃烧随即停止，从而有效地避免光纤激光器全面损毁。
激光系统的使用方法实施例：
应用于上述激光系统，本实施例的使用方法包括：
将光纤放置在光纤槽上并位于光纤通道中；
光电转换元件对从光纤出射的光进行探测；
光电转换元件向控制器输出光电信号；
控制器根据光电信号控制激光器运行或停止。
由上可见，利用底座和上盖的配合安装，其易于方便光纤的安装，同时本案与光纤类型无关，且本案的保护装置结构改进不涉及原激光器，故也大大提高通用性，以及利用不透光材料制作而成的壳体有利于提高监控准确性，为后级激光器提供良好地自动保护。
Claims (10)
1.激光器保护装置，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体由不透光材料制作而成，所述壳体用于放置光纤；
光电转换元件，所述光电转换元件固定在所述壳体内，所述光电转换元件用于对从所述光纤出射的光进行探测，所述光电转换元件用于输出光电信号。
2.根据权利要求1所述的激光器保护装置，其特征在于：
所述壳体内设置有光纤槽，所述光纤槽用于放置所述光纤。
3.根据权利要求2所述的激光器保护装置，其特征在于：
所述光纤槽设置有通孔，所述光电转换元件设置在所述通孔中。
4.根据权利要求3所述的激光器保护装置，其特征在于：
所述光纤槽的底壁为平面，所述通孔贯穿地设置在所述底壁上。
5.根据权利要求1至3任一项所述的激光器保护装置，其特征在于：
所述壳体包括底座和上盖，所述底座和所述上盖围成容纳腔，沿着所述光纤槽延伸方向贯穿所述上盖地设置有光纤通道。
6.激光系统，其特征在于，包括激光器、光纤和激光器保护装置；
所述激光器包括控制器，所述控制器用于控制所述激光器将激光从所述光纤输出；
激光器保护装置包括：
壳体，所述壳体由不透光材料制作而成，所述壳体用于放置所述光纤；
光电转换元件，所述光电转换元件固定在所述壳体内，所述光电转换元件用于对从所述光纤出射的光进行探测，所述光电转换元件用于输出光电信号。
7.根据权利要求6所述的激光系统，其特征在于：
所述壳体内设置有光纤槽，所述光纤槽用于放置所述光纤。
8.根据权利要求6至7任一项所述的激光系统，其特征在于：
所述壳体包括底座和上盖，所述底座和所述上盖围成容纳腔，沿着所述光纤槽延伸方向贯穿所述上盖地设置有光纤通道。
9.激光器保护装置的使用方法，其特征在于，激光器保护装置包括：
壳体，所述壳体包括底座和上盖，所述底座和所述上盖由不透光材料制作而成，所述底座和所述上盖围成容纳腔，所述底座上设置有光纤槽，沿着所述光纤槽延伸方向贯穿所述上盖地设置有光纤通道；
光电转换元件，所述光电转换元件固定在所述壳体内；
所述使用方法包括 ：
将光纤放置在所述光纤槽上并位于所述光纤通道中；
所述光电转换元件对从所述光纤出射的光进行探测；
所述光电转换元件向外输出光电信号。
10.激光系统的使用方法，其特征在于：
所述激光系统包括激光器、光纤和激光器保护装置，所述激光器包括控制器，所述控制器用于控制所述激光器将激光从所述光纤输出；
激光器保护装置包括：
壳体，所述壳体包括底座和上盖，所述底座和所述上盖由不透光材料制作而成，所述底座和所述上盖围成容纳腔，所述底座上设置有光纤槽，沿着所述光纤槽延伸方向贯穿所述上盖地设置有光纤通道；
光电转换元件，所述光电转换元件固定在所述壳体内；
所述使用方法包括 ：
将光纤放置在所述光纤槽上并位于所述光纤通道中；
所述光电转换元件对从所述光纤出射的光进行探测；
所述光电转换元件向所述控制器输出光电信号；
所述控制器根据所述光电信号控制所述激光器运行或停止。
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