CN107544137A - 高功率光纤激光器用光闸 - Google Patents

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本发明涉及高功率光纤激光器用光闸，包括输入耦合接头、准直透镜组、固定在电控精密导轨上的反射镜或分光镜、水冷吸收体、聚焦透镜组和相应的输出耦合接头，上述部件装配为一个整体，通过输入和输出耦合接头，分别与前端高功率光纤激光器的输出光纤光缆和与后端激光加工用光纤光缆相连接。本发明的高功率光纤激光器用光闸，可通过固定在电控精密导轨上的反射镜的移动或分光镜，实现高功率光纤激光的分时或分光输出。

Description

高功率光纤激光器用光闸
技术领域：
本发明属于光纤激光器技术领域，用于对高功率激光器输出激光进行分时或分光输出，以满足多工位的激光加工要求。
背景技术：
随着应用领域的不断拓展，功率在2kW以上的高功率光纤激光器日益普遍的应用于激光切割、焊接、表面处理以及增材制造等领域。不同的激光加工应用，对于光纤激光器的输出光纤光缆的芯径要求也不同，而常规的光纤激光器在出厂时，其输出光纤光缆的芯径是唯一的，这就造成了一台光纤激光器只能对应一个加工应用的问题。此外在实际应用中，有时需要同时进行两个或多个工位同时进行加工，就只能配置多台常规光纤激光器来实现，其成本将成倍增加。另外，高功率光纤激光器的输出光纤光缆为易损件，常规光纤激光器的输出光缆一旦损坏就只能进行返厂维修，造成整个加工系统停工。
发明内容：
本发明为解决背景技术中存在的技术问题，提供一种高功率光纤激光器用光闸，包括分时光闸、分光光闸和分时分光光闸三种类型。分时光闸可在不同时间切换至不同的输出通道，不同输出通道的光纤光缆芯径可以相同也可以不同，从而使一台激光器可同时满足切割、焊接和表面处理等的不同需求。分光光闸可将输入的一束激光分为多路激光同时输出，满足多工位同时加工的需求。分时分光光闸可同时实现光束的分时和分光输出。光闸的采用，使光纤激光器可以一机多用，且激光器输出光缆的替换更为方便，大大节约了返修时间。
本发明的技术方案为：
高功率光纤激光器用分时光闸，包括输入耦合接头、准直透镜组、电控精密导轨、反射镜、水冷吸收体、若干个聚焦透镜组和若干个输出耦合接头，每个聚焦透镜组对应一个输出耦合接头，依次将输入耦合接头、准直透镜组、反射镜、所有聚焦透镜组、所有输出耦合接头按光路装配为一个整体，水冷吸收体安装在电控精密导轨后端用于吸收残余激光束，其特征在于：反射镜固定在电控精密导轨上，电控精密导轨通过外部的电控系统移动将反射镜至两个以上的位置，反射镜每移动到一个位置，反射镜出光路上对应一个聚焦透镜组和一个输出耦合接头，聚焦透镜组的数量、输出耦合接头的数量分别与反射镜在电控精密导轨上设置的移动位置数量一致。
高功率光纤激光器用分光光闸，包括输入耦合接头、准直透镜组、电控精密导轨、至少一个分光镜、反射镜、水冷吸收体、若干个聚焦透镜组和若干个相应的输出耦合接头，每个聚焦透镜组对应一个输出耦合接头，依次将输入耦合接头、准直透镜组、所有分光镜、反射镜、所有聚焦透镜组、所有输出耦合接头按光路装配为一个整体，水冷吸收体安装在电控精密导轨后端用于吸收残余激光束，其特征在于：所有分光镜均布在准直透镜组和反射镜之间，且所有分光镜和反射镜分别固定在电控精密导轨上，每个分光镜的出光路上对应一个聚焦透镜组和一个输出耦合接头，反射镜的出光路上对应一个聚焦透镜组和一个输出耦合接头，聚焦透镜组和输出耦合接头的数量为分光镜和反射镜的数量之和。
高功率光纤激光器用分时分光光闸，包括输入耦合接头、准直透镜组、电控精密导轨、至少一个分光镜、反射镜、水冷吸收体、若干个聚焦透镜组和若干个相应的输出耦合接头，每个聚焦透镜组对应一个输出耦合接头，依次将输入耦合接头、准直透镜组、所有分光镜、反射镜、所有聚焦透镜组、所有输出耦合接头按光路装配为一个整体，水冷吸收体安装在电控精密导轨后端用于吸收残余激光束，其特征在于：所有分光镜均布在准直透镜组和反射镜之间，分光镜的出光路上分别对应一个聚焦透镜组和一个输出耦合接头；分光镜固定不动，反射镜固定在电控精密导轨上，电控精密导轨通过外部的电控系统将反射镜移动至两个以上的位置，反射镜每移动到一个位置，反射镜出光路上分别对应一个聚焦透镜组和一个输出耦合接头。聚焦透镜组和输出耦合接头的数量，为分光镜数量和反射镜在电控精密导轨上设置的移动位置数量之和。
所述的输入耦合接头和输出耦合接头为高功率光纤激光器输出光纤光缆的通用接头，如QBH、QD或LLK等。
本发明的高功率光纤激光器用光闸，可通过固定在电控精密导轨上的反射镜的移动或分光镜，实现高功率光纤激光的分时或分光输出。
附图说明：
图1为本发明的高功率光纤激光器用分时光闸结构示意图。
图2为本发明的高功率光纤激光器用分光光闸结构示意图。
图3为本发明的高功率光纤激光器用分时分光光闸结构示意图。
图4为本发明高功率光纤激光器用分时光闸的具体实施方式示意图。
图5为本发明高功率光纤激光器用分光光闸的具体实施方式示意图。
图6为本发明高功率光纤激光器用分时分光光闸的具体实施方式示意图。
具体实施方式：
结合附图对本发明作进一步描述。本发明所用的各部件都为现有结构。
如图1所示，本发明的高功率光纤激光器用分时光闸(以1分4光闸为例)，包括输入耦合接头1、准直透镜组2、电控精密导轨3、反射镜4、水冷吸收体5、四个聚焦透镜组61和四个输出耦合接头62，每个聚焦透镜组61对应一个输出耦合接头62，依次将输入耦合接头1、准直透镜组2、反射镜4、四个聚焦透镜组61、四个输出耦合接头62按光路装配为一个整体，水冷吸收体5安装在电控精密导轨后端用于吸收残余激光束，其特征在于：反射镜4固定在电控精密导轨3上，电控精密导轨3通过外部的电控系统可将反射镜移动至四个位置，反射镜每移动到一个位置，其出光路上对应一个聚焦透镜组61和一个输出耦合接头62。
如图2所示，本发明的高功率光纤激光器用分光光闸(以1分2光闸为例)，包括输入耦合接头1、准直透镜组2、电控精密导轨3、一个分光镜6、反射镜4、水冷吸收体5、两个聚焦透镜组61和两个相应的输出耦合接头62，每个聚焦透镜组61对应一个输出耦合接头62，依次将输入耦合接头1、准直透镜组2、一个分光镜6、反射镜4、两个聚焦透镜组61、两个输出耦合接头62按光路装配为一个整体，水冷吸收体5安装在电控精密导轨后端用于吸收残余激光束，其特征在于：一个分光镜6安装在准直透镜组2和反射镜4之间，且分光镜6和反射镜4分别固定在电控精密导轨3上，分光镜6的出光路上对应一个聚焦透镜组61和一个输出耦合接头62，反射镜4的出光路上对应一个聚焦透镜组61和一个输出耦合接头62。
如图3所示，本发明的高功率光纤激光器用分时分光光闸(以先进行2路分光，再将其中1路进行分时为例)，包括输入耦合接头1、准直透镜组2、电控精密导轨3、一个分光镜6、反射镜4、水冷吸收体5、若干个聚焦透镜组61和若干个相应的输出耦合接头62，每个聚焦透镜组61对应一个输出耦合接头62，依次将输入耦合接头1、准直透镜组2、分光镜6、反射镜4、所有聚焦透镜组61、所有输出耦合接头62按光路装配为一个整体，水冷吸收体5安装在电控精密导轨3后端用于吸收残余激光束，其特征在于：分光镜6布在准直透镜组2和反射镜4之间，分光镜4的出光路上分别对应一个聚焦透镜组61和一个输出耦合接头62；分光镜6固定不动，反射镜4固定在电控精密导轨3上，电控精密导轨3通过外部的电控系统将反射镜4移动至两个位置，反射镜4每移动到一个位置，其出光路上分别对应一个聚焦透镜组61和一个输出耦合接头62。
如图4所示，高功率光纤激光器输出光缆接头接入本发明的高功率光纤激光器用分时光闸的输入耦合接头41并锁紧，出射光束经准直透镜组42准直后入射至固定在电控精密导轨43上的反射镜44上，此时反射镜44位于位置1，反射镜44将光束全反射至聚焦透镜组461，光束聚焦后耦合进入锁紧在输出耦合接头462上的后端激光加工用光纤光缆中加工系统1，经反射镜44沿原轴向传输的残余激光束由水冷吸收体45吸收。通过外部的电控系统将反射镜44移动至电控精密导轨43上的位置2，反射镜44将光束全反射至聚焦透镜组471，光束聚焦后耦合进入锁紧在输出耦合接头472上的后端激光加工用光纤光缆中加工系统2。类似，通过反射镜44的移动位置3或位置4，反射镜44将光束全反射至聚焦透镜组481或491，光束聚焦后耦合进入锁紧在输出耦合接头482或492上的后端激光加工用光纤光缆中加工系统3或加工系统4。可实现耦合至多路激光加工用光纤光缆的目的。这些激光加工用光纤光缆的芯径可根据实际需求进行不同设计，从而实现不同的加工应用。
如图5所示，高功率光纤激光器输出光缆接头接入本发明的高功率光纤激光器用分光光闸的输入耦合接头51并锁紧，出射光束经准直透镜组52准直后入射至固定在电控精密导轨53上的分光镜56(反射和透射比例可根据需要进行设计)上，一部分光经反射并由聚焦透镜组561聚焦后耦合进入锁紧在输出耦合接头562上的后端激光加工用光纤光缆中加工系统1；另一部分光透过分光镜56后入射至固定在电控精密导轨53上的反射镜54上，经反射和聚焦后耦合进入锁紧在输出耦合接头572上的后端激光加工用光纤光缆中加工系统2，经反射镜54沿原轴向传输的残余光由水冷吸收体55吸收。也可在分光镜56和反射镜54间加入多个分光镜，即可同时实现多路加工输出。
如图6所示，高功率光纤激光器输出光缆接头接入本发明的高功率光纤激光器用分时分光光闸的输入耦合接头61并锁紧，出射光束经准直透镜组62准直后入射至固定不动的分光镜66(反射和透射比例可根据需要进行设计)上，一部分光经反射并由聚焦透镜组661聚焦后耦合进入锁紧在输出耦合接头662上的后端激光加工用光纤光缆中加工系统1；另一部分光透过分光镜66后入射至固定在电控精密导轨63上的反射镜64上，此时反射镜64位于位置1，反射镜64将光束全反射至聚焦透镜组671，光束聚焦后耦合进入锁紧在输出耦合接头672上的后端激光加工用光纤光缆中加工系统2，经反射镜64沿原轴向传输的残余光由水冷吸收体65吸收。通过外部的电控系统将反射镜64移动至电控精密导轨63上的位置2，反射镜64将光束全反射至聚焦透镜组681，光束聚焦后耦合进入锁紧在输出耦合接头682上的后端激光加工用光纤光缆中加工系统3。也可在分光镜66和反射镜64间加入多个分光镜，即可同时实现多路加工输出。
此外，还可将分光光闸和分时分光光闸中的分光镜设计为可移动式的，光闸可实现更多路的分时和分光输出，这里不再重复了。

Claims (3)

1.高功率光纤激光器用分时光闸，包括输入耦合接头(1)、准直透镜组(2)、电控精密导轨(3)、反射镜(4)、水冷吸收体(5)、若干个聚焦透镜组(61)和若干个输出耦合接头(62)，每个聚焦透镜组(61)对应一个输出耦合接头(62)，依次将输入耦合接头(1)、准直透镜组(2)、反射镜(4)、所有聚焦透镜组(61)、所有输出耦合接头(62)按光路装配为一个整体，水冷吸收体(5)安装在电控精密导轨(3)后端用于吸收残余激光束，其特征在于：反射镜(4)固定在电控精密导轨(3)上，电控精密导轨(3)通过外部的电控系统将反射镜(4)移动至两个以上的位置，反射镜(4)每移动到一个位置，反射镜(4)出光路上对应一个聚焦透镜组(61)和一个输出耦合接头(62)，聚焦透镜组(61)和输出耦合接头(62)的数量与反射镜(4)在电控精密导轨(3)上设置的移动位置数量一致。
2.高功率光纤激光器用分光光闸，包括输入耦合接头(1)、准直透镜组(2)、电控精密导轨(3)、至少一个分光镜(6)、反射镜(4)、水冷吸收体(5)、若干个聚焦透镜组(61)和若干个相应的输出耦合接头(62)，每个聚焦透镜组(61)对应一个输出耦合接头(62)，依次将输入耦合接头(1)、准直透镜组(2)、所有分光镜(6)、反射镜(4)、所有聚焦透镜组(61)、所有输出耦合接头(62)按光路装配为一个整体，水冷吸收体(5)安装在电控精密导轨(3)后端用于吸收残余激光束，其特征在于：所有分光镜(6)均布在准直透镜组(2)和反射镜(4)之间，且所有分光镜(6)和反射镜(4)分别固定在电控精密导轨(3)上，每个分光镜(6)的出光路上对应一个聚焦透镜组(61)和一个输出耦合接头(62)，反射镜(4)的出光路上对应一个聚焦透镜组(61)和一个输出耦合接头(62)，聚焦透镜组(61)和输出耦合接头(62)的数量为分光镜(6)和反射镜(4)的数量之和。
3.高功率光纤激光器用分时分光光闸，包括输入耦合接头(1)、准直透镜组(2)、电控精密导轨(3)、至少一个分光镜(6)、反射镜(4)、水冷吸收体(5)、若干个聚焦透镜组和若干个相应的输出耦合接头，每个聚焦透镜组(61)对应一个输出耦合接头(62)，依次将输入耦合接头(1)、准直透镜组(2)、所有分光镜(6)、反射镜(4)、所有聚焦透镜组(61)、所有输出耦合接头(62)按光路装配为一个整体，水冷吸收体(5)安装在电控精密导轨(3)后端用于吸收残余激光束，其特征在于：所有分光镜(6)均布在准直透镜组(2)和反射镜(4)之间，分光镜(6)的出光路上分别对应一个聚焦透镜组(61)和一个输出耦合接头(62)；分光镜(6)固定不动，反射镜(4)固定在电控精密导轨(3)上，电控精密导轨通过外部的电控系统将反射镜(4)移动至两个以上的位置，反射镜(4)每移动到一个位置，反射镜(4)出光路上分别对应一个聚焦透镜组(61)和一个输出耦合接头(62)，聚焦透镜组(61)和输出耦合接头(62)的数量，为分光镜(6)数量和反射镜(4)在电控精密导轨(3)上设置的移动位置数量之和。
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