CN109683329A - 用于光纤拉锥的激光系统以及拉锥系统 - Google Patents

用于光纤拉锥的激光系统以及拉锥系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于光纤拉锥的激光系统以及拉锥系统，所述激光系统包括激光发射器、旋转驱动装置、可旋转地安装于所述旋转驱动装置的旋转反射镜、第一锥面反射镜、第一平面反射镜和第二锥面反射镜；所述激光发射器能够发出第一直线光束至所述旋转反射镜；所述旋转反射镜能够在旋转时将所述第一直线光束反射成圆面形光束至所述第一锥面反射镜；所述第一锥面反射镜的反射锥面环绕所述旋转反射镜设置，以能够将所述圆面形光束反射成第一环形光束至所述第一平面反射镜；所述第一平面反射镜能够将所述第一环形光束反射成第二环形光束至所述第二锥面反射镜；所述第二锥面反射镜的反射锥面环绕待拉锥的光纤的圆周面，以形成环形光斑。

Description

用于光纤拉锥的激光系统以及拉锥系统
技术领域
本发明涉及光纤拉锥领域，尤其涉及一种用于光纤拉锥的激光系统以及拉锥系统。
背景技术
目前市场上大部分光纤拉锥设备采用的是氢氧焰或石墨火头为加热源，对光纤进行熔融，拉锥。但是以这两种加热源作为设备热源，存在很大缺陷，比如采用氢氧焰为加热源做出的产品会存在被空气污染的现象，而且产品存在偏心等问题，且受热不均匀，产率低，合格率低，效果比较差的问题。而采用石墨火焰头为加热源做出的产品虽然能降低被空气污染的现象，但是产品存在偏心等问题依旧没解决，且成本昂贵(石墨火头为消耗品)，合格率一般，效果一般。此外，传统的拉锥设备，不论是以氢氧焰为热源的拉锥设备还是以石墨火头为热源的拉锥设备都是采用水平拉锥法，采用此种拉锥方法，拉锥产品一直都存在光纤在拉锥过程中受重力影响的而导致的偏心问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于光纤拉锥的激光系统，该激光系统旨在解决现有技术中光纤拉锥使用的加热源容易导致氧化污染或成本昂贵的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于光纤拉锥的激光系统，所述激光系统包括激光发射器、旋转驱动装置、可旋转地安装于所述旋转驱动装置的旋转反射镜、第一锥面反射镜、第一平面反射镜和第二锥面反射镜；
所述激光发射器能够发出第一直线光束至所述旋转反射镜；
所述旋转反射镜能够在旋转时将所述第一直线光束反射成圆面形光束至所述第一锥面反射镜；
所述第一锥面反射镜的反射锥面环绕所述旋转反射镜设置，以能够将所述圆面形光束反射成第一环形光束至所述第一平面反射镜；
所述第一平面反射镜能够将所述第一环形光束反射成第二环形光束至所述第二锥面反射镜；
所述第二锥面反射镜的反射锥面环绕待拉锥的光纤的圆周面，以能够将所述第二环形光束反射并汇聚成形成在所述光纤的圆周面上的环形光斑。
优选地，所述第一平面反射镜和第二锥面反射镜沿竖直方向间隔布置，以能够使所述第二环形光束沿竖直方向反射。
优选地，所述旋转驱动装置为电机，所述电机的旋转轴与所述旋转反射镜连接。
优选地，所述旋转反射镜固定于所述第一锥面反射镜上。
优选地，所述激光系统还包括第二平面反射镜，所述第二平面反射镜用于使所述激光发射器发射的所述第一直线光束经所述第二平面反射镜反射至所述旋转反射镜。
优选地，所述第一平面反射镜平行于所述第二平面反射镜。
优选地，所述第一平面反射镜的反射面朝向所述第一锥面反射镜的反射锥面，并且所述第一平面反射镜的反射面朝向所述第二锥面反射镜的反射锥面。
此外，本发明还提供一种用于光纤拉锥的拉锥系统，所述拉锥系统包括工作台、设置于所述工作台上用于夹持拉伸所述光纤的拉锥机构以及根据上述的激光系统。
优选地，所述拉锥机构包括拉力电机、与所述拉力电机的输出轴连接的夹具，所述夹具用于夹持所述光纤。
优选地，所述拉锥系统包括用于夹持所述光纤的第一端部的第一拉锥机构和用于夹持所述光纤的第二端部的第二拉锥机构，所述第一拉锥机构和第二拉锥机构沿竖直方向间隔布置。
本申请的方案中，由于激光发射器能够发出第一直线光束至旋转反射镜；旋转反射镜能够在旋转时将第一直线光束反射成圆面形光束至第一锥面反射镜；第一锥面反射镜的反射锥面环绕旋转反射镜设置，以能够将圆面形光束反射成第一环形光束至第一平面反射镜；第一平面反射镜能够将第一环形光束反射成第二环形光束至第二锥面反射镜；第二锥面反射镜的反射锥面环绕待拉锥的光纤的圆周面，以能够将第二环形光束反射并汇聚成形成在光纤的圆周面上的环形光斑。环形光斑由激光光束汇聚而成，加热范围准确而集中，光纤拉锥点受热均匀，同时能够避免光纤拉锥点的临近部分被加热氧化，且激光加热源相比于石墨火焰头加热源成本低，更适合于工业应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明的用于光纤拉锥的激光系统的整体示意图；
图2为本发明的用于光纤拉锥的激光系统的光路示意图
图3为本发明的用于光纤拉锥的拉锥系统的局部示意图
图4为本发明的用于光纤拉锥的拉锥系统的软件界面显示拉锥监控时的截图；
图5为本发明的用于光纤拉锥的拉锥系统的软件界面显示流程设置时的截图；
图6为本发明的用于光纤拉锥的拉锥系统的软件界面显示夹具监控时的截图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
附图标号说明：
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
请参照附图1至附图2，本发明提供一种用于光纤400拉锥的激光系统，激光系统包括激光发射器100、旋转驱动装置200、可旋转地安装于旋转驱动装置200的旋转反射镜310、第一锥面反射镜320、第一平面反射镜330和第二锥面反射镜340；
激光发射器100能够发出第一直线光束至旋转反射镜310；
旋转反射镜310能够在旋转时将第一直线光束反射成圆面形光束至第一锥面反射镜320；
第一锥面反射镜320的反射锥面环绕旋转反射镜310设置，以能够将圆面形光束反射成第一环形光束至第一平面反射镜330；
第一平面反射镜330能够将第一环形光束反射成第二环形光束至第二锥面反射镜340；
第二锥面反射镜340的反射锥面环绕待拉锥的光纤400的圆周面，以能够将第二环形光束反射并汇聚成形成在光纤400的圆周面上的环形光斑101。
本申请的方案中，由于激光发射器100能够发出第一直线光束至旋转反射镜310；
旋转反射镜310能够在旋转时将第一直线光束反射成圆面形光束至第一锥面反射镜320；第一锥面反射镜320的反射锥面环绕旋转反射镜310设置，以能够将圆面形光束反射成第一环形光束至第一平面反射镜330；第一平面反射镜330能够将第一环形光束反射成第二环形光束至第二锥面反射镜340；第二锥面反射镜340的反射锥面环绕待拉锥的光纤400的圆周面，以能够将第二环形光束反射并汇聚成形成在光纤400的圆周面上的环形光斑101。环形光斑101由激光光束汇聚而成，加热范围准确而集中，光纤400拉锥点受热均匀，同时能够避免光纤400拉锥点的临近部分被加热氧化，且激光加热源相比于石墨火焰头加热源成本低，更适合于工业应用。
进一步地，第一平面反射镜330和第二锥面反射镜340沿竖直方向间隔布置，以能够使第二环形光束沿竖直方向反射。由于第二锥面反射镜340的反射锥面环绕待拉锥的光纤400的圆周面，因此光纤400是位于第二环形光束内的，具体设置光纤400的轴线与第二环形光束的轴线重合，从而本申请方案中的光纤400是呈竖直安装的并能够以竖直状态拉锥。传统的拉锥设备，不论是以氢氧焰为热源的拉锥设备还是以石墨火头为热源的拉锥设备都是采用水平拉锥法，采用此种拉锥方法，拉锥产品一直都存在光纤400在拉锥过程中受重力影响而导致的偏心问题。本方案采用纵向拉锥法，来对光纤400进行同向或者反向拉锥，有效的解决拉锥产品受重力影响而导致的偏心问题。
优选地，旋转驱动装置200为电机，电机的旋转轴与旋转反射镜310连接。具体地，电机的旋转轴穿过第一锥面反射镜320与旋转反射镜310固定连接，电机的旋转轴以匀速旋转带动旋转反射镜310将第一直线光束反射成圆面形光束。
作为本发明的具体实施方式，旋转反射镜310固定于第一锥面反射镜320上。电机的旋转轴也可以直接固定在第一锥面反射镜320上，简化产品的安装工艺，第一锥面反射镜320不会影响第一环形光束的产生。
进一步地，激光系统还包括第二平面反射镜350，激光发射器100发射的第一直线光束经第二平面反射镜350反射至旋转反射镜310，第二平面反射镜350的反射面朝向旋转反射镜310的反射面，同时第二平面反射镜350的反射面朝向激光发射器100的发射头。设置第二平面反射镜350用于优化激光器的布置位置，激光发射器100与旋转反射镜310之间可以设置多个平面反射镜来适应工作场所的要求。
进一步地，第一平面反射镜330平行于第二平面反射镜350，第一平面反射镜330的反射面朝向第一锥面反射镜320的反射锥面，同时第一平面反射镜330的反射面朝向第二锥面反射镜340的反射锥面。
此外，本发明还提供一种用于光纤400拉锥的拉锥系统，请参照附图3，拉锥系统包括工作台、设置于工作台上用于夹持拉伸光纤400的拉锥机构以及根据上述的激光系统。光纤400安装在工作台上且被拉锥机构夹持，激光系统用于形成在光纤400的预设加热位置的圆周面上的环形光斑101。本申请的拉锥系统采用由激光光束汇聚而成的环形光斑101作为加热源，加热范围准确而集中，光纤400拉锥点受热均匀，同时能够避免光纤400拉锥点的临近部分被加热氧化，且激光加热源相比于石墨火焰头加热源成本低，更适合于工业应用。
进一步地，拉锥机构包括拉力电机500、与拉力电机500的输出轴连接的夹具600，夹具600用于夹持光纤400。拉力电机500可以利用伺服电机，进行精确的控制拉锥精度，夹具600的一端与拉力电机500连接，夹具600的另一端设置有光纤400夹持位。
优选地，拉锥系统包括用于夹持光纤400的第一端部的第一拉锥机构和用于夹持光纤400的第二端部的第二拉锥机构，第一拉锥机构和第二拉锥机构沿竖直方向间隔布置，使得光纤400以竖直状态安装于拉锥系统上，本申请的方案采用纵向拉锥法，来对光纤400进行同向或者反向拉锥，有效的解决拉锥产品受重力影响而导致的偏心问题。
进一步地，拉锥系统还包括拉力传感器，拉力传感器与拉力电机500的输出轴连接。拉力传感器用来进行监控拉锥过程所需要的拉力控制，拉锥过程的实时监控，可以通过两个CCD相机来控制(实时监控)。此外，拉锥系统还可以包括设置于夹具600上的加速度传感器。
请参照附图4至附图6，结合上述的拉力传感器、CCD相机和加速度传感器，本申请可以通过软件系统对整个拉锥过程进行精准地控制，用户在此软件上可以操作激光垂直拉锥机进行合束器拉锥。用户可自行拟定拉锥步骤中的各项参数来进行拉锥，同时能通过软件对激光器、光路、夹具600、拉台进行位置调整等操作。另外，本系统软件还能对拉锥过程中的重要参数进行实时监控，并生成想应折线图。同时利用工业相机对成型的锥体进行测量，不仅可以得到实拍图，还能通过实拍图绘制想应的锥形图。随着设备的改进，软件还将加入在线切割、光纤400溶解等功能。
以上仅为本发明的优选实施例，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)

1.一种用于光纤拉锥的激光系统，其特征在于，所述激光系统包括激光发射器、旋转驱动装置、可旋转地安装于所述旋转驱动装置的旋转反射镜、第一锥面反射镜、第一平面反射镜和第二锥面反射镜；
所述激光发射器能够发出第一直线光束至所述旋转反射镜；
所述旋转反射镜能够在旋转时将所述第一直线光束反射成圆面形光束至所述第一锥面反射镜；
所述第一锥面反射镜的反射锥面环绕所述旋转反射镜设置，以能够将所述圆面形光束反射成第一环形光束至所述第一平面反射镜；
所述第一平面反射镜能够将所述第一环形光束反射成第二环形光束至所述第二锥面反射镜；
所述第二锥面反射镜的反射锥面环绕待拉锥的光纤的圆周面，以能够将所述第二环形光束反射并汇聚成形成在所述光纤的圆周面上的环形光斑。
2.根据权利要求1所述的用于光纤拉锥的激光系统，其特征在于，所述第一平面反射镜和第二锥面反射镜沿竖直方向间隔布置，以能够使所述第二环形光束沿竖直方向反射。
3.根据权利要求1所述的用于光纤拉锥的激光系统，其特征在于，所述旋转驱动装置为电机，所述电机的旋转轴与所述旋转反射镜连接。
4.根据权利要求3所述的用于光纤拉锥的激光系统，其特征在于，所述旋转反射镜固定于所述第一锥面反射镜上。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的用于光纤拉锥的激光系统，其特征在于，所述激光系统还包括第二平面反射镜，所述第二平面反射镜用于使所述激光发射器发射的所述第一直线光束经所述第二平面反射镜反射至所述旋转反射镜。
6.根据权利要求5所述的用于光纤拉锥的激光系统，其特征在于，所述第一平面反射镜平行于所述第二平面反射镜。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的用于光纤拉锥的激光系统，其特征在于，所述第一平面反射镜的反射面朝向所述第一锥面反射镜的反射锥面，并且所述第一平面反射镜的反射面朝向所述第二锥面反射镜的反射锥面。
8.一种用于光纤拉锥的拉锥系统，其特征在于，所述拉锥系统包括工作台、设置于所述工作台上用于夹持拉伸所述光纤的拉锥机构以及根据权利要求1至7任意一项所述的激光系统。
9.根据权利要求8所述的用于光纤拉锥的拉锥系统，其特征在于，所述拉锥机构包括拉力电机、与所述拉力电机的输出轴连接的夹具，所述夹具用于夹持所述光纤。
10.根据权利要求8所述的用于光纤拉锥的拉锥系统，其特征在于，所述拉锥系统包括用于夹持所述光纤的第一端部的第一拉锥机构和用于夹持所述光纤的第二端部的第二拉锥机构，所述第一拉锥机构和第二拉锥机构沿竖直方向间隔布置。
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