CN107946885A - 一种防水稳定型高功率光纤激光器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种防水稳定型工业级高功率光纤激光器系统，包括工业级高功率光纤激光器系统和与其连接的电源接口、激光输出光缆、电源控制接口、系统I/O接口、RS232接口、工作指示灯、无线WIFI天线接口、网线接口，水冷入口和水冷出口，其还包括一个密封机箱，工业级高功率光纤激光器系统安装在密封机箱内，电源接口、激光输出光缆、电源控制接口、系统I/O接口、RS232接口、工作指示灯、无线WIFI天线接口、网线接口、水冷入口和水冷出口安装在密封机箱的一表面上并均与密封机箱的一表面之间通过防水防尘处理。本发明设计的密封机箱防护等级IP67，解决工业应用激光器内部的冷凝水、粉尘导致的高功率光纤激光器老化和不稳定等问题，降低成本。

Description

一种防水稳定型高功率光纤激光器系统

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别是一种防水稳定型高功率光纤激光器系统。

背景技术

随着光纤激光器的发展，可以单根光纤输出功率几千瓦以上，工业应用领域也越来越广泛。为了提高效率和散热，高功率激光器通常使用21—24℃的水冷系统散热，而工业加工光纤激光器通常在高湿度、高温、多金属灰尘等恶劣环境中进行工作。在高温、高湿环境，21—24℃水冷系统散热条件下工作，高功率光纤激光器内部很容易产生冷凝水现象，影响光学无源器件性能，同时加速电子元器件、电路控制系统老化，甚至短路烧毁，存在安全隐患；多粉尘环境下工作，很容易使高功率激光器内部产生粉尘污染，影响光纤关键焊接点的稳定，产生局部过热，导致高功率光纤激光器输出功率不稳定、光斑质量变差、激光器带病工作等隐患。

为了解决高温、高湿、多粉尘环境下，光纤激光器内部冷凝水现象和粉尘污染，提高光纤激光器的稳定性和安全性，传统的处理方法有恒湿恒温的空调房、向激光器内部持续注入惰性气体等，增加了成本，严重限制了使用环境和领域。而且工业应用光纤激光器输出功率高、内部光纤焊点多、光学器件老化损耗局部过热、电子器件老化过压过流等问题，影响高功率光纤激光器的稳定性，必须实时监控和实时处理光纤激光器内部异常，及时防止光纤激光器带病工作导致烧毁，造成更大损失。

发明内容

本发明所要解决工业应用光纤激光器在高温、高湿、多粉尘等恶劣环境下工作的冷凝水现象、粉尘污染等问题，提出了一种防水稳定型高功率光纤激光器的系统，保证工业应用高功率激光器的稳定性和安全性。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种防水稳定型工业级高功率光纤激光器系统，包括工业级高功率光纤激光器系统和与所述工业级高功率光纤激光器系统连接的电源接口、激光输出光缆、电源控制接口、系统I/O接口、RS232接口、工作指示灯、无线WIFI天线接口、网线接口，水冷入口和水冷出口，其特征在于，还包括一个密封机箱，所述工业级高功率光纤激光器系统安装在所述密封机箱内，所述电源接口、电源控制接口、系统I/O接口、RS232接口、工作指示灯、无线WIFI天线接口、网线接口、水冷入口和水冷出口安装在所述密封机箱的一表面上并均与所述密封机箱的一表面之间通过防水防尘处理；所述激光输出光缆穿过所述密封机箱的一表面并与所述密封机箱的一表面之间通过防水防尘处理。

在本发明的一个优选实施例中，所述密封机箱包括上面板、下面板以及一个由前侧板、后侧板、左侧板、右侧板围成的一个机箱框体，所述上面板、下面板与所述前侧板、后侧板、左侧板、右侧板之间采用密封胶或激光封焊连接，所述密封机箱的一表面为所述后侧板。

在本发明的一个优选实施例中，所述工业级高功率光纤激光器系统包括一具有光纤绕盘的水冷板、激光光路模块、一个泵浦和调制驱动模块、一个主控系统模块、一个监控和保护模块、一个外部控制模块和电路接口电路，所述激光光路模块中的增益光纤、焊点、光学器件安装在所述具有光纤绕盘的水冷板上表面刻槽的绕线盘内，所述主控系统模块、泵浦和调制驱动模块、监控和保护模块、外部控制模块安装在所述具有光纤绕盘的水冷板的下表面上；所述电源接口、电源控制接口与所述电路接口电路电连接，所述系统I/O接口、RS232接口、无线WIFI天线接口、网线接口与所述外部控制模块通讯连接；所述工作指示灯与所述主控系统模块电连接；所述水冷入口和水冷出口与所述具有光纤绕盘的水冷板中的冷却循环水路连接；所述激光输出光缆与激光输出光纤连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述主控系统模块接收和反馈外部控制模块指令，对所述泵浦和调制驱动模块参数进行设置；接收所述监控和保护模块的数据，判断发现记录和处理异常，再反馈指令给监控和保护模块处理，和反馈参数设置给所述泵浦和调制驱动模块，构成闭环反馈。

由于采用了如上的技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.机箱密封性好，本发明设计的密封机箱防护等级IP67，解决工业应用激光器内部的冷凝水、粉尘导致的高功率光纤激光器老化和不稳定等问题，降低成本。

2.本发明通过系统内部模块的闭环反馈保证工业应用高功率光纤激光器输出功率的稳定性。

3.本发明的监控和保护系统的反馈机制能有效防止泵浦驱动和调制模块的过压过流、关键点温度异常、光学器件输出异常等问题导致的高功率光纤激光器的带病工作，保证工业应用的安全性和可靠性。

4.本发明的外部控制通信模块和无线接口，可以实现现场或远程人机交互，满足各应用场合不同参数的设置需求。

附图说明

图1为本发明防水稳定型工业级高功率光纤激光器系统的密封机箱立体示意图。

图2为本发明密封机箱后侧板的正视图。

图3为本发明工业级高功率光纤激光器系统的原理框图。

具体实施方式

本发明的防水工业级高功率光纤激光器系统机箱参见图1和图2，图1中给出的一种防水稳定型工业级高功率光纤激光器系统的密封机箱的立体示意图。该密封机箱100包括上面板110、下面板120以及一个由前侧板131、后侧板132、左侧板133、右侧板134围成的一个机箱框体130，上面板110、下面板120与前侧板131、后侧板132、左侧板133、右侧板134之间采用密封胶或激光封焊连接，密封机箱100表面无螺钉孔，保证密封机箱的防护等级为IP67,满足常温常压下工业应用防水防尘的要求。

工业级高功率光纤激光器系统(图1和图2中未示出)安装在密封机箱100内，在后侧板132上安装有电源接口310、电源控制接口330、系统I/O接口340、RS232接口350、工作指示灯360、无线WIFI天线接口370、网线接口380、水冷入口390和水冷出口400，电源接口310、电源控制接口330、系统I/O接口340、RS232接口350、工作指示灯360、无线WIFI天线接口370、网线接口380、水冷入口390和水冷出口400均与后侧板132之间通过防水防尘处理；激光输出光缆320穿过后侧板132并与后侧板132之间通过防水防尘处理。

本发明的后侧板132上的电源接口310、激光输出光缆320、电源控制接口330、系统I/O接口340、RS232接口350、工作指示灯360、无线WIFI天线接口370、网线接口380、水冷入口390和水冷出口400均要满足防水稳定型工业高功率激光器系统对防水防尘的需求，能有效解决高功率激光器在高温高湿环境下的冷凝水、粉尘污染等问题，降低成本。当然图2所示各接口位置和接口类型包括但不限于以上所述，可以根据不同工业需求合理设计位置和接口类型。

参见图3，工业级高功率光纤激光器系统包括一个具有光纤绕盘的水冷板210、激光光路模块220、一个泵浦和调制驱动模块230、一个主控系统模块240、一个监控和保护模块250、一个外部控制模块260和电源接口电路270构成。

激光光路模块220中的增益光纤、焊点、光学器件安装在具有光纤绕盘的水冷板210上表面刻槽的绕线盘内，主控系统模块240、泵浦和调制驱动模块230、监控和保护模块250、外部控制模块260安装在具有光纤绕盘的水冷板210的下表面上。

电源接口310、电源控制接口330与电路接口电路270电连接，统I/O接口340、RS232接口350、无线WIFI天线接口370、网线接口380与外部控制模块260通讯连接；工作指示灯360与主控系统模块240电连接；水冷入口390和水冷出口400与具有光纤绕盘的水冷板210中的冷却循环水路连接；激光输出光缆320与激光输出光纤连接。

激光光路模块220包含泵浦二极管、泵浦合束器、高功率光栅对、增益光纤、泵浦剥离器、输出光纤等，输出功率高光束质量的激光。

泵浦和调制驱动模块230对多个高功率泵浦二极管提供恒流驱动，能根据主控系统模块240参数设定。

当工业应用时，通过外部控制模块260接口命令传输到主控系统模块240，主控系统模块240根据指令控制泵浦和调制驱动模块230的参数，同时监控和保护模块250开始实时监控机箱内湿度、各关键点的温度，泵浦和调制驱动模块的电压、电流，光学模块的关键焊点的温度、输出功率，监测数据反馈给主控系统，对异常进行记录和处理，主控系统模块240再反馈给监控和保护模块250、泵浦和调制驱动模块230，构成闭环反馈系统。通过闭环反馈保证工业应用高功率光纤激光器输出功率的稳定，防止泵浦驱动和调制模块的过压过流工作、关键点温度异常工作等，提高功率稳定性的同时避免因高功率激光器带病工作导致更大损失。

工作人员可以通过外部控制模块260和相应的通信接口进性页面显示和参数设置，设置和优化工业加工需要的激光器参数，同时可以实现人机交互，满足不同应用场合的参数设置需求。

区别于现有技术，本实施方式的一种防水稳定型工业级高功率光纤激光器系统，具有密封结构，无需空调恒温恒湿房或不断输入惰性气体，解决了工业级高功率光纤激光器在高温高湿环境下冷凝水、粉尘污染的问题，成本低。同时通过主控系统模块、监控与保护模块、泵浦模块的闭环反馈保证工业应用高功率光纤激光器输出功率的稳定，实时防止泵浦驱动和调制模块的过压过流工作、关键点温度异常工作等，有效提高功率稳定性的同时避免因高功率激光器带病工作导致更大损失。

以上所述仅为本发明的一个实施例，并非因此限制本发明的专利范围，本发明解决工业高功率光纤激光器应用中冷凝水、粉尘污染、功率输出稳定、系统监控反馈保护等的思想和方法可以应用于不同参数需求的连续激光器、脉冲激光器，凡是利用本发明说明书的涉及的思想和方法及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种防水稳定型工业级高功率光纤激光器系统，包括工业级高功率光纤激光器系统和与所述工业级高功率光纤激光器系统连接的电源接口、激光输出光缆、电源控制接口、系统I/O接口、RS232接口、工作指示灯、无线WIFI天线接口、网线接口，水冷入口和水冷出口，其特征在于，还包括一个密封机箱，所述工业级高功率光纤激光器系统安装在所述密封机箱内，所述电源接口、电源控制接口、系统I/O接口、RS232接口、工作指示灯、无线WIFI天线接口、网线接口、水冷入口和水冷出口安装在所述密封机箱的一表面上并均与所述密封机箱的一表面之间通过防水防尘处理；所述激光输出光缆穿过所述密封机箱的一表面并与所述密封机箱的一表面之间通过防水防尘处理。

2.如权利要求1所述的一种防水稳定型工业级高功率光纤激光器系统，其特征在于，所述密封机箱包括上面板、下面板以及一个由前侧板、后侧板、左侧板、右侧板围成的一个机箱框体，所述上面板、下面板与所述前侧板、后侧板、左侧板、右侧板之间采用密封胶或激光封焊连接，所述密封机箱的一表面为所述后侧板。

3.如权利要求1或2所述的一种防水稳定型工业级高功率光纤激光器系统，其特征在于，所述工业级高功率光纤激光器系统包括一具有光纤绕盘的水冷板、激光光路模块、一个泵浦和调制驱动模块、一个主控系统模块、一个监控和保护模块、一个外部控制模块和电路接口电路，所述激光光路模块中的增益光纤、焊点、光学器件安装在所述具有光纤绕盘的水冷板上表面刻槽的绕线盘内，所述主控系统模块、泵浦和调制驱动模块、监控和保护模块、外部控制模块安装在所述具有光纤绕盘的水冷板的下表面上；所述电源接口、电源控制接口与所述电路接口电路电连接，所述系统I/O接口、RS232接口、无线WIFI天线接口、网线接口与所述外部控制模块通讯连接；所述工作指示灯与所述主控系统模块电连接；所述水冷入口和水冷出口与所述具有光纤绕盘的水冷板中的冷却循环水路连接；所述激光输出光缆与激光输出光纤连接。

4.如权利要求3所述的一种防水稳定型工业级高功率光纤激光器系统，其特征在于，所述主控系统模块接收和反馈外部控制模块指令，对所述泵浦和调制驱动模块参数进行设置；接收所述监控和保护模块的数据，判断发现记录和处理异常，再反馈指令给监控和保护模块处理，和反馈参数设置给所述泵浦和调制驱动模块，构成闭环反馈。