CN109713557A - 高功率多模块激光器及其光电模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高功率多模块激光器的光电模组，包括安装箱；以及装设于所述安装箱内的至少一个光电模块；所述光电模块包括一电模块和分别与所述电模块连接的至少两个光模块，同一所述光电模块中，各所述光模块均在所述电模块的驱动下产生激光。本发明还公开了一种高功率多模块激光器。通过上述实施方式，其结构紧凑、部件少，减小了体积、重量和成本，而且组装方便，通过增多光电模块或者更换光电模块中的光模块为更大输出功率的光模块能够实现高功率如万瓦级激光的输出。

Description

高功率多模块激光器及其光电模组
技术领域
本发明涉及激光设备技术领域，尤其涉及一种高功率多模块激光器及其光电模组。
背景技术
近年来，激光器的输出功率得到不断提升，现在高功率激光器特别是万瓦级激光器已实现了生产和使用。
现有的万瓦级激光器一般由多个单模块激光器集合形成，其中，一个单模块激光器通常包括一光模块和对该光模块进行驱动的一电模块，该电模块和光模块经面板密封后成为一个单模块激光器。
进而当需要组装成万瓦级激光器时，需要将多个这样的单模块级激光器集合在一起使用，这样就导致了整个万瓦级激光器存在部件增多，体积、成本和重量增大的问题。
发明内容
本发明为解决上述技术问题提供一种高功率多模块激光器及其光电模组，其结构紧凑、部件少，减小了体积、重量和成本，而且组装方便，通过增多光电模块或者更换光电模块中的光模块为更大输出功率的光模块能够实现高功率如万瓦级激光的输出。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于高功率多模块激光器的光电模组，包括：安装箱；以及装设于所述安装箱内的至少一个光电模块；所述光电模块包括一电模块和分别与所述电模块连接的至少两个光模块，同一所述光电模块中，各所述光模块均在所述电模块的驱动下产生激光。
进一步地，同一所述光电模块中，所述电模块安装在第一水冷板上，所述电模块借助所述第一水冷板安装于所述安装箱内；不同所述光模块安装在不同的第二水冷板上，不同所述光模块借助不同所述第二水冷板安装于所述安装箱内。
进一步地，同一所述光电模块中，所述电模块包括对应所述光模块数量的泵源驱动板，各所述泵源驱动板设置于所述第一水冷板的任意一面或两面；所述光模块包括安装在所述第二水冷板任意一面的泵源；所述电模块中不同所述泵源驱动板对应与不同所述光模块的所述泵源连接。
进一步地，所述安装箱内相对的侧壁设置有多个起导向及支撑固定作用的导轨，安装有所述电模块的所述第一水冷板和安装有所述光模块的所述第二水冷板借助相应所述导轨可插拔地装设于所述安装箱内；在各所述导轨的端部对应设置有多个起限位作用的限位块，插入至所述安装箱内的所述第一水冷板和多个所述第二水冷板分别借助相应所述限位块限位。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种高功率多模块激光器，包括机柜，还包括：装设于所述机柜内的光电模组、合束模块以及主控模块；所述光电模组包括装设于所述机柜内的安装箱和装设于所述安装箱内的至少一个光电模块，所述光电模块包括一电模块和分别与所述电模块连接的至少两个光模块，同一所述光电模块中，各所述光模块在所述电模块的驱动下产生激光；所述合束模块分别与各所述光电模块中的所述光模块连接，以对所述光模块产生的激光进行合束；所述主控模块分别与各所述光电模块中的所述电模块和所述光模块连接，以对所述电模块和所述光模块进行控制。
进一步地，同一所述光电模块中，所述电模块安装在第一水冷板上，所述电模块借助所述第一水冷板安装于所述安装箱内；不同所述光模块安装在不同的第二水冷板上，不同所述光模块借助不同所述第二水冷板安装于所述安装箱内；所述合束模块安装在第三水冷板上并借助所述第三水冷板安装于所述安装箱内；所述主控模块装设于所述安装箱外壁。
进一步地，所述安装箱内相对的侧壁设置有多个起导向及支撑固定作用的导轨，安装有所述电模块的所述第一水冷板、安装有所述光模块的所述第二水冷板以及安装有所述合束模块的所述第三水冷板借助相应所述导轨可插拔地装设于所述安装箱内；在各所述导轨的端部对应设置有多个起限位作用的限位块，插入至所述安装箱内的所述第一水冷板、所述第二水冷板以及所述第三水冷板分别借助相应所述限位块限位。
进一步地，所述合束模块与各所述光电模块平行间隔地设置于所述安装箱内；同一所述光电模块中，所述电模块和各所述光模块平行间隔设置于所述安装箱内；所述合束模块设置于最上方的所述光模块的上方。
进一步地，所述机柜呈长方体状，其包括机架和安装于所述机架各面的侧板，所述机架与各所述侧板之间均通过密封圈密封；在所述机柜的前后两侧板的其中一个侧板上装设有与所述主控模块连接的电器开关，而在另一个所述侧板上装设有与所述第一水冷板、所述第二水冷板以及所述第三水冷板的各进水口分别连接的且具有一个总进水口的进水管接头、和各出水口分别连接的且具有一个总出水口的出水管接头；所述机柜顶部装设有多个起吊用的吊环，所述机柜底部装设有多个移动和调高用的脚轮。
进一步地，所述高功率多模块激光器包括激光输出头和铠缆，所述铠缆一端与所述激光输出头连接、另一端与所述合束模块连接，所述机柜顶部装设有内部具有通道的激光输出头夹块，自位于所述安装箱内的所述合束模块引出的所述铠缆穿过所述机柜后通过所述激光输出头夹块内的通道进行固定；所述机柜和/或所述安装箱内部固定有一定数量的起干燥作用的干燥剂。
本发明的高功率多模块激光器及其光电模组，具有如下有益效果：
在同一光电模块中，由一块电模块驱动至少两块光模块，且仅需一个主控模块和一个合束模块，其结构紧凑、部件少，减小了体积、重量和成本，而且组装方便，通过增加光电模组或者更换光电模组中的光模块为更大输出功率的光模块能够实现高功率如万瓦级激光的输出；
并且，通过将合束模块、各光电模组中的电模块和不同光模块分别安装在不同的水冷板上进行水冷散热，使得高功率多模块激光器不需要设置空调，进一步减少了部件，减小了高功率多模块激光器的体积、重量和成本；
此外，通过在机柜和/或安装箱内部如各侧板连接的缝隙处固定有一定数量的起干燥作用的试剂或设备，使得高功率多模块激光器中不需要设置抽湿机，进一步减少了部件，减小了体积、重量和成本。
附图说明
图1是本发明高功率多模块激光器的组装结构图。
图2是图1所示高功率多模块激光器的爆炸图。
图3是图2所示高功率多模块激光器中安装箱的组装结构图。
图4是图3所示安装箱的爆炸图。
图5是图1所示高功率多模块激光器中机柜在安装过程中一安装状态示意图。
图6是图3所示安装箱在安装过程中一安装状态示意图。
图7是图3所示安装箱中一侧板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种高功率多模块激光器。结合图1至图3进行参阅，该高功率多模块激光器包括机柜1以及装设于机柜1内的光电模组、主控模块3以及合束模块5。
光电模组包括装设于机柜1内的安装箱2以及装设于安装箱2内的至少一个光电模块4。其中，主控模块3装设于安装箱2的外壁，合束模块5装设于安装箱2内。
在一个光电模块4中，包括一个电模块41和至少两个光模块42，各光模块42分别与电模块41进行连接，各光模块42在电模块41的驱动下产生激光。即一个电模块41可以驱动两个及以上的光模块42。
合束模块5分别与各光电模块4中的各光模块42连接，以对各光模块42产生的激光进行合束。
主控模块3分别与各光电模块4中的电模块41和光模块42连接，以对电模块41和光模块42进行控制。
相较于现有技术中每个电模块中均需要设有控制板的设置，本发明只需要一个主控模块3即可实现对各光电模块4中的电模块41和光模块42进行供电和控制。因此，当光电模组中光电模块4设置有多个时，只需要共用一个主控模块3、一个合束模块5以及使用较少的电模块41即可实现万瓦级高功率激光的输出，所需要使用的部件少、可以使得该高功率多模块激光器的结构更加紧凑。
同一光电模块4中，各光模块42可以设置于电模块41的同一侧，更优选为将该多个光模块42设置于电模块41的不同侧，举例如图4所示，当同一光电模块4中光模块42为两个时，该两个光模块42分别设置于电模块41的两侧。其中，当同一光电模块4中光模块42为大于两个的偶数个时，可以将各光模块42均匀地分布于电模块41的两侧；而当同一光电模块4中光模块42为大于两个的奇数个时，虽然做不到将各光模块42数量均匀地分布于电模块41的两侧，但仍可以数量较为平均地将光模块42分布于电模块41的两侧，进而有助于简化布线。
如果需要加大激光器产生的激光的输出功率，可以通过更换当前较小输出功率的光模块42为更大输出功率的光模块42，或者增加光电模块4即可。举例如当前只含有一个光电模块4，且单个光模块42的输出功率均为1000W，欲将激光的输出功率从2000W变成4000W时：一方面，可以将该光电模块4中两个输出功率为1000W的光模块42分别替换成两个输出功率为2000W的光模块42；另一方面，可以再直接增加一套与当前光电模块4相同的另一光电模块4即可。不需要如现有技术那样设置4个1000W的单模块以实现更高功率。因此，本发明的高功率多模块激光器的体积可以大大减小。
在一较佳实施例中，电模块41、光模块42以及合束模块5均安装于水冷板上以便于散热，而且能够避免需要设置散热鳍片、散热风扇等造成体积增大和布线繁杂的散热器件。为方便描述，同一光电模块4中，电模块41安装在第一水冷板上，不同光模块42安装在不同第二水冷板上；合束模块5安装在第三水冷板上。电模块41借助第一水冷板安装于安装箱2内，不同光模块42借助其相应不同的第二水冷板安装于安装箱2内，合束模块5借助第三水冷板安装于安装箱2内。
在一具体实施例中，在同一光电模块4中，电模块41包括与光模块42数量至少相同的泵源驱动板及相应一些电学元件如与泵源驱动板连接的起电源转换作用的开关电源，这些泵源驱动板及电学元件设置在第一水冷板的任意一面或两面，优选设置于第一水冷板的两面。与之相应的，光模块42包括泵源及相应一些光学元件，该泵源和光学元件可以安装在第二水冷板的任意一面或两面，优选地，泵源设置于第二水冷板其中一面，而光学元件设置于第二水冷板的另一面。其中，在同一光电模块4中，电模块41的不同泵源驱动板与不同光模块42的泵源连接。
上述实施例中，该高功率多模块激光器还包括用于连接外部电源并对外部电源进行滤波的电源滤波器100。所述电源滤波器100装设于安装箱2的外壁。
上述实施例中，主控模块3通常包括集成有处理器的主控板31以及为主控板31供电的辅助电源32，辅助电源32分别与电源滤波器100和主控板31连接。其中，电源滤波器100还与电模块41中的开关电源410连接。主控板31与电模块41中的泵源驱动板连接，当然，主控板31还与光模块42连接。
在一具体实施例中，机柜1大致呈长方体状，机柜1包括机架11和安装于机架11各面（六个面）的侧板12，各侧板12与机架11之间均可以通过密封圈13实现密封，能够实现IP67等级密封，实现高等级防水防尘。该密封圈13举例可选择自硅胶或橡胶材质的密封圈。与此相应地，安装箱2同样大致呈长方体状并与机柜1的结构和尺寸相匹配。
其中，可以将机柜1中上下方向的两个侧板12难以拆卸地固定到机架11上，并将机柜1中前后左右方向的四个侧板12设置为可自由拆卸固定到机架11上以方便组装和维护安装箱2内部的部件，如图5所示。安装箱2从机柜1后方推入并装设于机柜1内，如图6所示。
其中，安装箱2可以采用拼接结构构成。如图4所示，安装箱2包括首尾依次连接的第一侧板21、第二侧板22、第三侧板23以及第四侧板24，对应位于上、左、下、右四个方位，安装箱2的前后方向未设置侧板，即安装箱2被设置为两端贯通的结构以便于插入或拔出合束模块5及各光电模块4中的电模块41和光模块42。主控模块3装设于安装箱2其中一个侧板（如第二侧板22）的外壁。
较佳的，可以在安装箱2相对设置的两侧板内壁，具体如图7所示，具体如在第二侧板22和第四侧板24的内壁对应凸起设置多个导轨25。合束模块5以及各光电模块4中的电模块41和光模块42借助相应导轨25对相应水冷板的导向和支撑固定作用可插拔地装设于安装箱2内，以方便安装和维护。更佳的，在各导轨25路径上如导轨25端部上对应凸起设置多个限位块26，插入至安装箱2内的合束模块5以及各光电模块4中的电模块41和光模块42借助相应限位块26对相应水冷板的限位作用进行限位，以防止合束模块5以及各光电模块4中的电模块41和光模块42伸出甚至于脱离导轨25。
在一具体实施例中，合束模块5与各光电模块4平行间隔地设置于安装箱2内。在同一光电模块4中，电模块41和各光模块42平行间隔设置于安装箱2内。电模块41通常可以设置于多个光模块42之间，也即多个光模块42在电模块41的不同两面进行设置。较佳的，合束模块5设置于最上方的一个光模块42的上方，以方便布线。
在一具体实施例中，高功率多模块激光器包括激光输出头61和铠缆62，铠缆62一端与激光输出头61连接、另一端与合束模块5连接。上述实施例中，合束模块5具备一个总的输出端和数量不少于光模块42总体数量的输入端，连接激光输出头61的铠缆62与合束模块5的输出端连接，各光模块42分别与合束模块5的其中一个输入端连接。该激光输出头61举例是QBH激光输出头61，当然也可以是其它类型的激光输出头61。
其中，机柜1顶部（即机柜1的上侧板外壁）装设有内部具有通道的激光输出头夹块7，自位于安装箱2内的合束模块5引出的铠缆62穿过机柜1后通过激光输出头夹块7内的通道进行固定，该激光输出头夹块7的设置能够防止后端拉起铠缆62时扯动到合束模块5。通常铠缆62从激光输出头夹块7再延伸出需要长度，举例如10～20米，以便于后续使用。该激光输出头61不使用时，铠缆62通常可以盘旋地绕设在机柜1顶部。
在一具体实施例中，机柜1底部（即机柜1的下侧板外壁）装设有多个方便移动和调高并固定的脚轮8。
在一具体实施例中，机柜1顶部通过如螺接等方式装设有多个吊环9以在需要上下搬运时方便起吊。
以下简洁的描述整个高功率多模块激光器的组装流程：
（1）将合束模块5、光电模块4中的电模块41和光模块42插入安装至安装箱2，并完成相应线路的连接；
（2）将装配好的安装箱2从后方推入机柜1内，并用螺丝依次穿过机柜1和安装箱2上设置的螺丝孔锁紧固定；
（3）在安装箱2一侧板22外壁装设主控模块3，并完成相应线路的连接；
（4）在机柜1的前后侧板安装好相应与主控模块3连接的电器开关及相应与各水冷板进水口和出水口连接的多个水管接头。其中，电器开关和水管接头通常设置在不同侧板上以防止漏水造成短路；而且与各水冷板的进水口连接的多个进水管接头使用一个总进水口，与各水冷板的出水口连接的多个出水管接头使用一个总出水口；
（5）将铠缆62从机柜1上方引出，并用激光输出头夹块7固定；
（6）安装机柜1的前后左右侧板。
通过上述步骤（1）～（6）完成该高功率多模块激光器的整个组装过程。
本发明的高功率多模块激光器，具有如下有益效果：
在同一光电模块4中，由一块电模块41驱动至少两块光模块42，且仅需一个主控模块3和一个合束模块5，其结构紧凑、部件少，减小了体积、重量和成本，而且组装方便，通过增加光电模块4或者更换光电模块4中的光模块42为更大输出功率的光模块42能够实现高功率如万瓦级激光的输出；
并且，通过将合束模块5、各光电模块4中的电模块41和不同光模块42分别安装在不同的水冷板上进行水冷散热，使得高功率多模块激光器不需要设置空调，进一步减少了部件，减小了高功率多模块激光器的体积、重量和成本；
此外，通过在机柜1和/或安装箱2内部如各侧板连接的缝隙处固定有一定数量的起干燥作用的试剂或设备，举例而言，试剂可选择干燥剂，使得高功率多模块激光器中不需要设置抽湿机，进一步减少了部件，减小了体积、重量和成本。
以上仅为本发明的实施方式，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)

1.一种用于高功率多模块激光器的光电模组，其特征在于，包括：
安装箱；
以及装设于所述安装箱内的至少一个光电模块；
所述光电模块包括一电模块和分别与所述电模块连接的至少两个光模块，同一所述光电模块中，各所述光模块均在所述电模块的驱动下产生激光。
2.根据权利要求1所述的光电模组，其特征在于：
同一所述光电模块中，所述电模块安装在第一水冷板上，所述电模块借助所述第一水冷板安装于所述安装箱内；不同所述光模块安装在不同的第二水冷板上，不同所述光模块借助不同所述第二水冷板安装于所述安装箱内。
3.根据权利要求2所述的光电模组，其特征在于：
同一所述光电模块中，所述电模块包括对应所述光模块数量的泵源驱动板，各所述泵源驱动板设置于所述第一水冷板的任意一面或两面；所述光模块包括安装在所述第二水冷板任意一面的泵源；所述电模块中不同所述泵源驱动板对应与不同所述光模块的所述泵源连接。
4.根据权利要求2所述的光电模组，其特征在于：
所述安装箱内相对的侧壁设置有多个起导向及支撑固定作用的导轨，安装有所述电模块的所述第一水冷板和安装有所述光模块的所述第二水冷板借助相应所述导轨可插拔地装设于所述安装箱内；
在各所述导轨的端部对应设置有多个起限位作用的限位块，插入至所述安装箱内的所述第一水冷板和多个所述第二水冷板分别借助相应所述限位块限位。
5.一种高功率多模块激光器，包括机柜，其特征在于，还包括：
装设于所述机柜内的光电模组、合束模块以及主控模块；
所述光电模组包括装设于所述机柜内的安装箱和装设于所述安装箱内的至少一个光电模块，所述光电模块包括一电模块和分别与所述电模块连接的至少两个光模块，同一所述光电模块中，各所述光模块在所述电模块的驱动下产生激光；
所述合束模块分别与各所述光电模块中的所述光模块连接，以对所述光模块产生的激光进行合束；
所述主控模块分别与各所述光电模块中的所述电模块和所述光模块连接，以对所述电模块和所述光模块进行控制。
6.根据权利要求5所述的高功率多模块激光器，其特征在于：
同一所述光电模块中，所述电模块安装在第一水冷板上，所述电模块借助所述第一水冷板安装于所述安装箱内；不同所述光模块安装在不同的第二水冷板上，不同所述光模块借助不同所述第二水冷板安装于所述安装箱内；
所述合束模块安装在第三水冷板上并借助所述第三水冷板安装于所述安装箱内；
所述主控模块装设于所述安装箱外壁。
7.根据权利要求6所述的高功率多模块激光器，其特征在于：
所述安装箱内相对的侧壁设置有多个起导向及支撑固定作用的导轨，安装有所述电模块的所述第一水冷板、安装有所述光模块的所述第二水冷板以及安装有所述合束模块的所述第三水冷板借助相应所述导轨可插拔地装设于所述安装箱内；
在各所述导轨的端部对应设置有多个起限位作用的限位块，插入至所述安装箱内的所述第一水冷板、所述第二水冷板以及所述第三水冷板分别借助相应所述限位块限位。
8.根据权利要求6所述的高功率多模块激光器，其特征在于：
所述合束模块与各所述光电模块平行间隔地设置于所述安装箱内；同一所述光电模块中，所述电模块和各所述光模块平行间隔设置于所述安装箱内；所述合束模块设置于最上方的所述光模块的上方。
9.根据权利要求6所述的高功率多模块激光器，其特征在于：
所述机柜呈长方体状，其包括机架和安装于所述机架各面的侧板，所述机架与各所述侧板之间均通过密封圈密封；
在所述机柜的前后两侧板的其中一个侧板上装设有与所述主控模块连接的电器开关，而在另一个所述侧板上装设有与所述第一水冷板、所述第二水冷板以及所述第三水冷板的各进水口分别连接的且具有一个总进水口的进水管接头、和各出水口分别连接的且具有一个总出水口的出水管接头；
所述机柜顶部装设有多个起吊用的吊环，所述机柜底部装设有多个移动和调高用的脚轮。
10.根据权利要求5所述的高功率多模块激光器，其特征在于：
所述高功率多模块激光器包括激光输出头和铠缆，所述铠缆一端与所述激光输出头连接、另一端与所述合束模块连接，所述机柜顶部装设有内部具有通道的激光输出头夹块，自位于所述安装箱内的所述合束模块引出的所述铠缆穿过所述机柜后通过所述激光输出头夹块内的通道进行固定；
所述机柜和/或所述安装箱内部固定有一定数量的起干燥作用的试剂或设备。
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