CN107991061A - 高功率光纤激光器qbh光缆光束质量检测系统及其检测方法 - Google Patents

高功率光纤激光器qbh光缆光束质量检测系统及其检测方法 Download PDF

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韩志刚
孟令强
沈华
朱日宏
季琨皓
孔庆庆
经逸秋
李思宇
杨哲
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Abstract

本发明公开了一种高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统及其检测方法，检测系统由千瓦级高功率光纤激光器、功率反馈探测系统及光束质量测量系统组成。功率反馈探测系统放置于光纤激光器输出光纤与QBH光缆的熔接点之前。沿光路放置准直器与高反镜，功率计放置于高反镜的反射光路上，第一楔板玻璃放置于高反镜的透射光路上，第二楔板玻璃放置于第一楔板玻璃的反射光路上，光束质量分析仪放置于第二楔板玻璃的反射光路上。本发明可以测量出高功率光纤激光器QBH光缆光束质量的好坏，并具有自我保护功能，若熔接存在问题以致光纤烧毁，功率反馈探测系统会自动断电以保护激光器免受损伤。

Description

高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统及其检测方法
技术领域
本发明涉及高功率光纤激光器器件检测领域，具体涉及一种高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统及其检测方法。
背景技术
激光自问世以来因其具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的特性，已广泛应用于科技、军事、医疗、工业加工和通信等领域。近年来随着激光技术的进步与发展，激光器的峰值输出功率不断取得突破，高功率激光器取得了迅速的发展，并且迅速的应用于工业和军事等领域。在制造工业中，它可以作为高强度光源，用于切割、打孔、焊接等。在军事领域可用于车载、舰载激光武器，也可作为激光武器的信标光源，并且在光电对抗、激光制导和激光诱导核聚变等领域也有广泛应用。在众多种类的高功率激光器中，光纤激光器以其光束质量好、体积小、转换效率高和散热效果好等优点发展尤为迅速，并且已经开始大规模应用于工业和军事领域。
高功率光纤激光器中，由于光纤纤芯为um级别，千瓦级的激光不能直接由纤芯输出到空气之中，否则会导致光纤的烧毁。因此，人们一般在输出光纤的尾端熔接一个石英柱，通过该石英柱，将激光导出，进而保护光纤免受损伤，该石英柱也就是光纤激光器中的QBH。然而由于工艺、设计或熔接等原因，激光通过QBH光缆后激光的光束质量可能会退化，进而影响激光的光亮度。
对QBH光缆光束质量的测量行业内未有标准的测试方法，因此，QBH生产及制作厂家无法对其所生产产品的好坏进行判断与测量。同时，QBH质量若存在问题，其产生的烧毁或非线性效应等会使得激光器烧毁。因此，如何在保证测试用激光器安全的情况下对QBH光缆的光束质量进行测量一直是行业内的一个主要问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统及其检测方法，可以测量高功率光纤激光器QBH光束质量，该系统通过光电探测器对输出激光功率实时监测，可以有效保证测试用激光器的安全。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统，包括高功率光纤激光器、待测高功率光纤激光器QBH光缆、光电探测器、导线、准直器、高反镜、功率计探头、功率计表头、第一楔板玻璃、第二楔板玻璃和光束质量分析仪；高功率光纤激光器的输出光纤上设有光纤氢氟酸腐蚀点，光电探测器通过导线与高功率光纤激光器连接，若信号异常则高功率光纤激光器自动切断电源；沿光路依次放置准直器、高反镜、第一楔板玻璃、第二楔板玻璃与光束质量分析仪，功率计探头置于高反镜的反射光路上，第一楔板玻璃位于高反镜的透射光路上，第二楔板玻璃位于第一楔板玻璃的反射光路上，光束质量分析仪放置于第二楔板玻璃的反射光路上，功率计探头与功率计表头连接，上述装置均放置于光学平台上；待测高功率光纤激光器QBH光缆通过熔接点与高功率光纤激光器的输出光纤连接后，其QBH输出端插入到准直器中；准直后的激光入射到高反镜上，高反镜反射的激光入射到功率计探头上，并由功率计表头显示出实时激光功率，经高反镜透射的激光入射到第一楔板玻璃上，经由第一楔板玻璃前表面反射到第二楔板玻璃上，经由第二楔板玻璃前表面反射的光入射到光束质量分析仪中实现激光光束质量的测量。
一种高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统的检测方法，检测步骤如下：
步骤1、搭建高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统；
步骤2、将待测QBH光缆与高功率光纤激光器的输出光纤熔接；
步骤3、打开高功率光纤激光器，调整其输出功率至最大值；
步骤4、打开光束质量分析仪，对激光的光束质量进行测量；
步骤5、若测量过程中未出现问题，则测试结束，若由于光纤熔接点熔接质量差或QBH光缆存在问题导致光纤烧毁，则光电探测器探测到反馈信号，并传输给激光器，切断激光器电源，测试终止。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
（1） 可以方便有效的实现对高功率光纤激光器QBH光缆光束质量进行测量。
（2）可以有效避免高功率测量下由于熔接点或制作缺陷造成的光纤毁伤影响到测试激光器。
（3）可以实现QBH在不同激光功率下光束质量的测量。
附图说明
图1为本发明高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1，一种高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统及其检测方法，包括高功率光纤激光器1（市购，天津瑞晟先发激光科技有限公司，XFL-C1000）、QBH光缆2、光纤氢氟酸腐蚀点3、光电探测器4、导线5、光纤熔接点6、准直器7、高反镜8、功率计探头9、功率计表头10、第一楔板玻璃11-1、第二楔板玻璃11-2和光束质量分析仪12。光电探测器4的信号通过导线5与激光器连接，若信号异常则激光器自动切断电源；沿光路依次放置准直器7、高反镜8、第一楔板玻璃11-1、第二楔板玻璃11-2与光束质量分析仪12，功率计探头9置于高反镜8的反射光路上，第一楔板玻璃11-1位于高反镜8的透射光路上，第二楔板玻璃11-2位于第一楔板玻璃11-1的反射光路上，光束质量分析仪12放置于第二楔板玻璃11-2的反射光路上，功率计探头9与功率计表头10连接，上述装置均放置于光学平台上；待测高功率光纤激光器QBH光缆2通过熔接点6与高功率光纤激光器1的输出光纤连接后，其QBH输出端插入到准直器7中；准直后的激光入射到高反镜8上，高反镜8反射的激光入射到功率计探头9上，并由功率计表头10显示出实时激光功率，经高反镜8透射的激光入射到第一楔板玻璃11-1上，经由第一楔板玻璃11-1前表面反射到第二楔板玻璃11-2上，经由第二楔板玻璃11-2前表面反射的光入射到光束质量分析仪12中实现激光光束质量的测量。
待测高功率光纤激光器QBH光缆2通过熔接点6与高功率光纤激光器连接后，QBH输出端插入到准直器7中。准直后的激光入射到高反镜8上，高反镜8反射的激光入射到功率计探头9上，并由功率计表头10显示出实时激光功率，经高反镜8透射的激光入射到第一楔板玻璃11-1上，经由第一楔板玻璃11-1前表面反射后反射到第二楔板玻璃11-2上，经由第二楔板玻璃11-2前表面反射的光入射到光束质量分析仪12中实现激光光束质量的测量。
上述光电探测器4可以实时探测光纤氢氟酸腐蚀点3散射出的激光功率，并实时反馈给激光器控制系统，以保证激光设备的安全。
上述熔接点6放置于激光器外部空间，在对不同QBH光缆2进行测量时，可以方便的将熔接点断开或重新熔接。
上述高反镜8所镀的高反膜对待测激光与泵浦光波长具有同样的反射率，进而保证了测量结果的准确性。
上述第一楔板11-1与第二楔板11-2可以有效的避免后表面反射的光进入光束质量分析仪，进而影响光束质量测量结果。
上述功率计探头9与功率计表头10相连，可以实时探测激光器的输出激光功率。
该系统中高功率的范围为100W至1000W。
一种基于高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统的检测方法，检测步骤如下：
步骤1、搭建高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统；
步骤2、将待测QBH光缆2与高功率光纤激光器1的输出光纤熔接；
步骤3、打开高功率光纤激光器1，调整其输出功率至最大值；
步骤4、打开光束质量分析仪12，对激光的光束质量进行测量；
步骤5、若测量过程中未出现问题，则测试结束，若由于光纤熔接点6熔接质量差或QBH光缆2存在问题导致光纤烧毁，则光电探测器4探测到反馈信号，并传输给激光器，切断激光器电源，测试终止。
实施例1
一种高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统及其检测方法，高功率光纤激光器1通过熔接点6与待测QBH光缆2相连，光电探测器4的信号通过导线5与激光器连接，若信号异常则激光器自动切断电源；沿光路依次放置准直器7、高反镜8、功率计探头9、第一楔板玻璃11-1、第二楔板玻璃11-2与光束质量分析仪12，且功率计探头9放置于高反镜8的反射光路上，第一楔板玻璃11-1放置于高反镜8的透射光路上，第二楔板玻璃11-2放置于第一楔板玻璃11-1的反射光路上，光束质量分析仪12放置于第二楔板玻璃11-2的反射光路上，上述装置放置于光学平台上。
待测高功率光纤激光器QBH光缆2通过熔接点6与高功率光纤激光器连接后，QBH输出端插入到准直器7中。准直后的激光入射到高反镜8上，高反镜8反射的激光入射到功率计探头9上，并由功率计表头10显示出实时激光功率，经高反镜8透射的激光入射到第一楔板玻璃11-1上，经由第一楔板玻璃11-1前表面反射后反射到第二楔板玻璃11-2上，经由第二楔板玻璃11-2前表面反射的光入射到光束质量分析仪12中实现激光光束质量的测量。
案例中的激光器为1KW高功率光纤激光器，并且激光功率可调，因此在该案例中，可以对待测高功率光纤激光器QBH光缆在0-1KW各个功率下面的光束质量进行测量。

Claims (5)

1.一种高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统，其特征在于：包括高功率光纤激光器（1）、待测高功率光纤激光器QBH光缆（2）、光电探测器（4）、导线（5）、准直器（7）、高反镜（8）、功率计探头（9）、功率计表头（10）、第一楔板玻璃（11-1）、第二楔板玻璃（11-2）和光束质量分析仪（12）；高功率光纤激光器（1）的输出光纤上设有光纤氢氟酸腐蚀点（3），光电探测器（4）通过导线（5）与高功率光纤激光器（1）连接，若信号异常则高功率光纤激光器（1）自动切断电源；沿光路依次放置准直器（7）、高反镜（8）、第一楔板玻璃（11-1）、第二楔板玻璃（11-2）与光束质量分析仪（12），功率计探头（9）置于高反镜（8）的反射光路上，第一楔板玻璃（11-1）位于高反镜（8）的透射光路上，第二楔板玻璃（11-2）位于第一楔板玻璃（11-1）的反射光路上，光束质量分析仪（12）放置于第二楔板玻璃（11-2）的反射光路上，功率计探头（9）与功率计表头（10）连接，上述装置均放置于光学平台上；待测高功率光纤激光器QBH光缆（2）通过熔接点（6）与高功率光纤激光器（1）的输出光纤连接后，其QBH输出端插入到准直器（7）中；准直后的激光入射到高反镜（8）上，高反镜（8）反射的激光入射到功率计探头（9）上，并由功率计表头（10）显示出实时激光功率，经高反镜（8）透射的激光入射到第一楔板玻璃（11-1）上，经由第一楔板玻璃（11-1）前表面反射到第二楔板玻璃（11-2）上，经由第二楔板玻璃（11-2）前表面反射的光入射到光束质量分析仪（12）中实现激光光束质量的测量。
2.根据权利要求1所述的高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统，其特征在于：所述光电探测器（4）能够实时探测光纤氢氟酸腐蚀点（3）散射出的激光功率，并实时反馈给激光器控制系统，以保证激光设备的安全。
3.根据权利要求1所述的高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统，其特征在于：所述高反镜（8）所镀的高反膜对待测激光与泵浦光波长具有同样的反射率，进而保证了测量结果的准确性。
4.根据权利要求1所述的高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统，其特征在于：所述第一楔板玻璃（11-1）与第二楔板玻璃（11-2）能够有效的避免后表面反射的光进入光束质量分析仪（12），进而影响光束质量测量结果。
5.一种基于上述权利要求1-4中任意一项所述的高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统的检测方法，其特征在于，检测步骤如下：
步骤1、搭建高功率光纤激光器QBH光缆光束质量检测系统；
步骤2、将待测QBH光缆（2）与高功率光纤激光器（1）的输出光纤熔接；
步骤3、打开高功率光纤激光器（1），调整其输出功率至最大值；
步骤4、打开光束质量分析仪（12），对激光的光束质量进行测量；
步骤5、若测量过程中未出现问题，则测试结束，若由于光纤熔接点（6）熔接质量差或QBH光缆（2）存在问题导致光纤烧毁，则光电探测器（4）探测到反馈信号，并传输给激光器，切断激光器电源，测试终止。
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