CN109828333A - 一种二氧化碳熔接机及其进行熔接的方法 - Google Patents

Abstract

一种二氧化碳熔接机及其进行熔接的方法，它属于光纤熔接及激光焊接技术领域。解决现有熔接装置使用寿命短，熔接过程中光照射不均匀，光学材料受热不一致，难以精确控制焊接点大小的问题。装置包括二氧化碳激光器、三个45°反射镜、光学斩波器、激光聚焦装置、两个夹具装置、三维电动平移台及操作台。方法：调节待熔接的部件相贴合处位于第二全反射光罩的焦点处，发射的激光束反射至斩波器，然后反射至激光聚焦装置，得到外部激光束，外部激光束直射在全反射光锥前端，并将散射激光束反射至第一全反射光罩内环表面，将散射激光束汇聚成平行激光束，平行激光束汇聚至第二全反射光罩的焦点处。

Description

一种二氧化碳熔接机及其进行熔接的方法

技术领域

本发明属于光纤熔接及激光焊接技术领域。

背景技术

随着高功率固体激光、光纤激光的发展，以及高功率半导体激光光束质量的不断改善，高功率传能光纤的需求将会日益增加。高功率传能裸光纤在直接应用过程中存在以下问题需要解决：

1、光纤芯径很细，高功率激光通过透镜聚焦进入光纤，光纤端面的功率密度极高，光纤很容易损坏，所以要求光纤端面无任何损伤及污染，要求极为苛刻；

2、光纤端面面积很小，不容易进行镀膜处理，激光进入无镀膜光纤端面存在较大的损耗，会产生更多损坏光纤的热量；

3、裸光纤两端在安装、拆卸过程中强度低，夹持很不方便。通过光纤两端熔接大直径石英端帽，并在端帽两端进行镀膜处理可完全解决光纤端面功率密度高、损耗大以及夹持不方便的问题。

但现有光纤与光纤熔接以及光纤与端帽熔接装置使用寿命短，在熔接过程中光照射不均匀，光学材料受热不一致，难以控制熔接点大小。

发明内容

本发明目的是要解决现有光纤与光纤熔接以及光纤与端帽熔接装置使用寿命短，在熔接过程中光照射不均匀，光学材料受热不一致，难以精确控制熔接点大小的问题，而提供一种二氧化碳熔接机及其进行熔接的方法。

一种二氧化碳熔接机包括二氧化碳激光器、第一45°反射镜、第二45°反射镜、第三45°反射镜、光学斩波器、激光聚焦装置、第一夹具装置、第二夹具装置、三维电动平移台及操作台；

所述的操作台包括上层工作台面和底层工作台面；

所述的二氧化碳激光器及第一45°反射镜设置于底层工作台面上；

所述的第二45°反射镜、第三45°反射镜、光学斩波器、激光聚焦装置、第一夹具装置、第二夹具装置及三维电动平移台设置于上层工作台面上；且与光学斩波器位置对应的上层工作台面上设置通孔；

二氧化碳激光器的前端设置第一45°反射镜，二氧化碳激光器发射的激光束通过第一45°反射镜向上穿出上层工作台面上设置的通孔，反射至光学斩波器；

所述的光学斩波器上方设置有第二45°反射镜，与第二45°反射镜相对的位置设置有第三45°反射镜，光学斩波器斩波后得到的低功率且稳定的激光束依次通过第二45°反射镜及第三45°反射镜反射至激光聚焦装置；

所述的激光聚焦装置包括全反射光锥、第一全反射光罩、第二全反射光罩、支撑装置及环形支架；

环形支架包括第一圆形侧壁、连接片及第二圆形侧壁，所述的第二圆形侧壁通过连接片同心固定于第一圆形侧壁内部；

支撑装置包括底座、第一支撑部及第二支撑部，第一支撑部及第二支撑部分别位于底座左右两侧；

所述的第一支撑部上设有第一安装孔，第二支撑部上设有第二安装孔，第一安装孔内部延激光束传播方向依次设置第一全反射光罩及环形支架，且所述的全反射光锥设置于第二圆形侧壁内部；

所述的第二安装孔内部设置第二全反射光罩；

所述的全反射光锥的前端为锥角为90°的全反射圆锥镜；所述的第一全反射光罩的内环表面为45°反射环形镜；所述的第二全反射光罩的内环表面为空心聚焦环形镜；

所述的全反射光锥与第一全反射光罩及第二全反射光罩同轴；且所述的全反射光锥的前端设置于第一全反射光罩的激光入口与第一全反射光罩的激光出口之间的中心轴线上；

延激光束传播方向依次设置第一夹具装置及第二夹具装置，且第一夹具装置及第二夹具装置相对设置于第二全反射光罩两侧，所述的第一夹具装置及第二夹具装置分别设置于三维电动平移台上。

一种二氧化碳熔接机进行熔接的方法是按以下步骤进行的：

一、将待熔接的第一部件夹至第一夹具装置上，将待熔接的第二部件夹至第二夹具装置上，调节三维电动平移台使得待熔接的第一部件及待熔接的第二部件相贴合，且相贴合处位于第二全反射光罩的焦点处；

二、打开二氧化碳激光器，二氧化碳激光器发射的激光束通过第一45°反射镜向上穿出上层工作台面上设置的通孔，反射至光学斩波器，得到低功率且稳定的激光束，低功率且稳定的激光束通过第二45°反射镜反射至第三45°反射镜，通过第三45°反射镜反射至激光聚焦装置，得到外部激光束；

三、外部激光束通过第一全反射光罩的激光入口射入，直射在全反射光锥的前端，且外部激光束中心轴线与全反射光锥的前端中心轴线相重合；

四、通过全反射光锥将外部激光束均匀反射成散射激光束，并将散射激光束均匀散射至与外部激光束传播方向相垂直的平面上，并反射至第一全反射光罩内环表面；

五、通过第一全反射光罩内环表面的45°反射环形镜，将散射激光束汇聚成平行环形激光束，平行环形激光束穿出第一全反射光罩的激光出口；

六、平行环形激光束通过第二全反射光罩的激光入口射入，直射在第二全反射光罩内表面，通过第二全反射光罩内表面的空心聚焦环形镜，将平行环形激光束汇聚成聚焦光束均匀聚焦至第二全反射光罩的焦点处，将待熔接的第一部件与待熔接的第二部件进行熔接，即完成二氧化碳熔接机进行熔接的方法。

本发明优点：

1、本发明采用二氧化碳激光器激光环形热源，环形热源是通过全反射光锥、第一全反射光罩内环表面的45°反射环形镜及第二全反射光罩内环表面的空心聚焦环形镜反射得到的，在加热处会形成均匀且功率稳定的环形热源。加热出的端帽更加便于光纤熔接，且光纤和端帽之间的间隙封闭性较好，熔接的成功率大大提高；

2、本发明所采用的加热装置是光学组件，并非是传统的电极，从而能够延长装置的使用寿命；

3、由于熔接端帽必须得在激光功率稳定下进行，而二氧化碳激光器在高功率下才能得以稳定，但高功率直接熔接温度过高，因此，为得到低功率又稳定的激光，进而使用了光学斩波器；

4、由于聚焦是以一定的聚焦角度聚焦，并且是在整个空间均匀的向焦点聚焦，因此能够保证在焦点上的待熔接光纤在均匀受热的前提下实现熔接，适用于石英光纤及石英端帽的对接熔接，聚焦角α可以避开大直径材料对光束的遮挡。

附图说明

图1为本发明二氧化碳熔接机的结构示意图；

图2为本发明光学斩波器的结构示意图；

图3为本发明第一夹具装置的结构示意图；

图4为本发明第二夹具装置的结构示意图；

图5为本发明三维电动平移台的结构示意图；

图6为本发明激光聚焦装置的结构示意图；

图7为本发明激光聚焦装置的剖视图；

图8为具体实施方式四垂直摄像头成像校准装置的结构示意图；

图9为具体实施方式四水平摄像头成像校准装置的结构示意图；

图10为本发明外部激光束在激光聚焦装置内部传播的光路图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至7具体说明本实施方式，本实施方式一种二氧化碳熔接机包括二氧化碳激光器5、第一45°反射镜7、第二45°反射镜8、第三45°反射镜9、光学斩波器10、激光聚焦装置11、第一夹具装置12、第二夹具装置13、三维电动平移台16及操作台17；

所述的操作台17包括上层工作台面和底层工作台面；

所述的二氧化碳激光器5及第一45°反射镜7设置于底层工作台面上；

所述的第二45°反射镜8、第三45°反射镜9、光学斩波器10、激光聚焦装置11、第一夹具装置12、第二夹具装置13及三维电动平移台16设置于上层工作台面上；且与光学斩波器10位置对应的上层工作台面上设置通孔；

二氧化碳激光器5的前端设置第一45°反射镜7，二氧化碳激光器5发射的激光束通过第一45°反射镜7向上穿出上层工作台面上设置的通孔，反射至光学斩波器10；

所述的光学斩波器10上方设置有第二45°反射镜8，与第二45°反射镜8相对的位置设置有第三45°反射镜9，光学斩波器10斩波后得到的低功率且稳定的激光束依次通过第二45°反射镜8及第三45°反射镜9反射至激光聚焦装置11；

所述的激光聚焦装置11包括全反射光锥1、第一全反射光罩2-1、第二全反射光罩2-2、支撑装置3及环形支架；

环形支架包括第一圆形侧壁4-1、连接片4-2及第二圆形侧壁4-3，所述的第二圆形侧壁4-3通过连接片4-2同心固定于第一圆形侧壁4-1内部；

支撑装置3包括底座3-1、第一支撑部3-2及第二支撑部3-3，第一支撑部3-2及第二支撑部3-3分别位于底座3-1左右两侧；

所述的第一支撑部3-2上设有第一安装孔，第二支撑部3-3上设有第二安装孔，第一安装孔内部延激光束传播方向依次设置第一全反射光罩2-1及环形支架，且所述的全反射光锥1设置于第二圆形侧壁4-3内部；

所述的第二安装孔内部设置第二全反射光罩2-2；

所述的全反射光锥1的前端为锥角为90°的全反射圆锥镜；所述的第一全反射光罩2-1的内环表面为45°反射环形镜；所述的第二全反射光罩2-2的内环表面为空心聚焦环形镜；

所述的全反射光锥1与第一全反射光罩2-1及第二全反射光罩2-2同轴；且所述的全反射光锥1的前端设置于第一全反射光罩2-1的激光入口与第一全反射光罩2-1的激光出口之间的中心轴线上；

延激光束传播方向依次设置第一夹具装置12及第二夹具装置13，且第一夹具装置12及第二夹具装置13相对设置于第二全反射光罩2-2两侧，所述的第一夹具装置12及第二夹具装置13分别设置于三维电动平移台16上。

本具体实施方式中所述的光学斩波器10由上至下依次为一个金属圆盘、无刷电机、工字形支撑底座、四个硅胶垫及安装底座。无刷电机转动带动上面的金属圆盘转动，在转动过程中会产生震动，为了不影响其他设备，加入硅胶垫进行去抖。所述的金属圆盘均布设置四条狭缝，四条狭缝为通光区域，激光束由下至上通过，整个功率被旋转的金属圆盘遮挡住了一部分激光，起到了减小激光功率的目的。

本具体实施方式中所述的三维电动平移台16由上至下总共三个部分，上面可调节高度Z轴，中间可调节深度Y轴，最下面可调节左右X轴。

本具体实施方式二氧化碳激光器5是由二氧化碳激光管组成，通过给控制信号，激光器就会输出5w～40w的功率，且二氧化碳激光器5的稳定功率是35w以上，上下不浮动，因此采用光学斩波器10。

本具体实施方式所述的全反射光锥1用于改变外部激光束130的传播方向及使该激光束成为发散激光束。

本具体实施方式所述的第一全反射光罩2-1、第二全反射光罩2-2用于将散射激光束103环形聚焦成熔接光斑。

本具体实施方式所述第一安装孔的作用是引入外部激光束130，使该激光束能够照射至全反射光锥1上面，所述第二安装孔的作用在于将待熔接的光纤放置在聚焦光束110的聚焦点上，得以进一步的均匀加热从而完成光纤熔接。

本具体实施方式所述的空心聚焦环形镜为一个非球面镜，目的是把空心激光柱聚焦成高能量小型圆环。

本具体实施方式优点：

1、本具体实施方式采用二氧化碳激光器激光环形热源，环形热源是通过全反射光锥1、第一全反射光罩2-1内环表面的45°反射环形镜及第二全反射光罩2-2内环表面的空心聚焦环形镜反射得到的，在加热处会形成均匀且功率稳定的环形热源。加热出的端帽更加便于光纤熔接，且光纤和端帽之间的间隙封闭性较好，熔接的成功率大大提高；

2、本具体实施方式所采用的加热装置是光学组件，并非是传统的电极，从而能够延长装置的使用寿命；

3、由于熔接端帽必须得在激光功率稳定下进行，而二氧化碳激光器5在高功率下才能得以稳定，但高功率直接熔接温度过高，因此，为得到低功率又稳定的激光，进而使用了光学斩波器10；

4、由于聚焦是以一定的聚焦角度聚焦，并且是在整个空间均匀的向焦点聚焦，因此能够保证在焦点上的待熔接光纤在均匀受热的前提下实现熔接，适用于石英光纤及石英端帽的对接熔接，聚焦角α可以避开大直径材料对光束的遮挡。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述的全反射光锥1的前端材质为铝制反射镜或镀反射薄膜的反射镜。其他与具体实施方式一相同。

本具体实施方式针对不同的激光束类型，全反射光锥1可分为铝制反射镜或者镀反射薄膜的反射镜等情况。

具体实施方式三：结合图8及9具体说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：所述的第二全反射光罩2-2上方设置垂直摄像头成像校准装置14，水平方向设置水平摄像头成像校准装置15。其他与具体实施方式一或二相同。

本具体实施方式垂直摄像头成像校准装置14和水平摄像头成像校准装置15在垂直和水平两个方向进行观测，观测的目的是为了让待熔接的部件到达预定位置。

本具体实施方式聚焦的小型光环由于它照射区域是固定的，所以通过移动待熔接的第一部件来配合小型光环的位置，然后通过两个摄像头可以算出端帽实际偏离的距离，就能在摄像头校准的情况下把待熔接的第一部件移动到小型光环照射的熔接位置，再通过另一个三维电动平移台把待熔接的第二部件移动到预定熔接位置，来完成熔接过程。最后待熔接的部件同轴且融为一体，符合熔接工艺。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的二氧化碳激光器5外部设置水冷装置。其他与具体实施方式一至三相同。

本具体实施方式所述的二氧化碳激光器5需要散热，所以加入了水冷装置，水冷装置是通过一个水泵把水进行循环，在循环中间加了铝制散热器，在铝制散热器外面又加了风扇，这样激光器就不会因为使用过程中温度过高而烧毁。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述的二氧化碳激光器5通过二氧化碳激光器夹具6固定于底层工作台面上。其他与具体实施方式一至四相同。

本具体实施方式二氧化碳激光器5被夹具夹着使得二氧化碳激光器5的位置以及角度固定，避免放置以后的操作不当导致位置偏移对熔接效果的影响。

具体实施方式六：结合图10具体说明本实施方式，本实施方式一种二氧化碳熔接机进行熔接的方法是按以下步骤进行的：

一、将待熔接的第一部件241夹至第一夹具装置12上，将待熔接的第二部件242夹至第二夹具装置13上，调节三维电动平移台16使得待熔接的第一部件241及待熔接的第二部件242相贴合，且相贴合处位于第二全反射光罩2-2的焦点处；

二、打开二氧化碳激光器5，二氧化碳激光器5发射的激光束通过第一45°反射镜7向上穿出上层工作台面上设置的通孔，反射至光学斩波器10，得到低功率且稳定的激光束，低功率且稳定的激光束通过第二45°反射镜8反射至第三45°反射镜9，通过第三45°反射镜9反射至激光聚焦装置11，得到外部激光束130；

三、外部激光束130通过第一全反射光罩2-1的激光入口射入，直射在全反射光锥1的前端，且外部激光束130中心轴线与全反射光锥1的前端中心轴线相重合；

四、通过全反射光锥1将外部激光束130均匀反射成散射激光束103，并将散射激光束103均匀散射至与外部激光束130传播方向相垂直的平面上，并反射至第一全反射光罩2-1内环表面；

五、通过第一全反射光罩2-1内环表面的45°反射环形镜，将散射激光束103汇聚成平行环形激光束105，平行环形激光束105穿出第一全反射光罩2-1的激光出口；

六、平行环形激光束105通过第二全反射光罩2-2的激光入口射入，直射在第二全反射光罩2-2内表面，通过第二全反射光罩2-2内表面的空心聚焦环形镜，将平行环形激光束105汇聚成聚焦光束110均匀聚焦至第二全反射光罩2-2的焦点处，将待熔接的第一部件241与待熔接的第二部件242进行熔接，即完成二氧化碳熔接机进行熔接的方法。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六的不同点是：步骤一中所述的待熔接的第一部件241为石英端帽，步骤一中所述的待熔接的第二部件242为石英光纤。其他与具体实施方式六相同。

采用下述实施例验证本发明效果，结合图1～10具体说明说明：

实施例一：

一种二氧化碳熔接机包括二氧化碳激光器5、第一45°反射镜7、第二45°反射镜8、第三45°反射镜9、光学斩波器10、激光聚焦装置11、第一夹具装置12、第二夹具装置13、三维电动平移台16及操作台17；

所述的操作台17包括上层工作台面和底层工作台面；

所述的二氧化碳激光器5及第一45°反射镜7设置于底层工作台面上；

所述的第二45°反射镜8、第三45°反射镜9、光学斩波器10、激光聚焦装置11、第一夹具装置12、第二夹具装置13及三维电动平移台16设置于上层工作台面上；且与光学斩波器10位置对应的上层工作台面上设置通孔；

二氧化碳激光器5的前端设置第一45°反射镜7，二氧化碳激光器5发射的激光束通过第一45°反射镜7向上穿出上层工作台面上设置的通孔，反射至光学斩波器10；

所述的光学斩波器10上方设置有第二45°反射镜8，与第二45°反射镜8相对的位置设置有第三45°反射镜9，光学斩波器10斩波后得到的低功率且稳定的激光束依次通过第二45°反射镜8及第三45°反射镜9反射至激光聚焦装置11；

所述的激光聚焦装置11包括全反射光锥1、第一全反射光罩2-1、第二全反射光罩2-2、支撑装置3及环形支架；

环形支架包括第一圆形侧壁4-1、连接片4-2及第二圆形侧壁4-3，所述的第二圆形侧壁4-3通过连接片4-2同心固定于第一圆形侧壁4-1内部；

支撑装置3包括底座3-1、第一支撑部3-2及第二支撑部3-3，第一支撑部3-2及第二支撑部3-3分别位于底座3-1左右两侧；

所述的第一支撑部3-2上设有第一安装孔，第二支撑部3-3上设有第二安装孔，第一安装孔内部延激光束传播方向依次设置第一全反射光罩2-1及环形支架，且所述的全反射光锥1设置于第二圆形侧壁4-3内部；

所述的第二安装孔内部设置第二全反射光罩2-2；

所述的全反射光锥1的前端为锥角为90°的全反射圆锥镜；所述的第一全反射光罩2-1的内环表面为45°反射环形镜；所述的第二全反射光罩2-2的内环表面为空心聚焦环形镜；

所述的全反射光锥1与第一全反射光罩2-1及第二全反射光罩2-2同轴；且所述的全反射光锥1的前端设置于第一全反射光罩2-1的激光入口与第一全反射光罩2-1的激光出口之间的中心轴线上；

延激光束传播方向依次设置第一夹具装置12及第二夹具装置13，且第一夹具装置12及第二夹具装置13相对设置于第二全反射光罩2-2两侧，所述的第一夹具装置12及第二夹具装置13分别设置于三维电动平移台16上。

所述的全反射光锥1的前端材质为铝制反射镜。

所述的第二全反射光罩2-2上方设置垂直摄像头成像校准装置14，水平方向设置水平摄像头成像校准装置15。

所述的二氧化碳激光器5外部设置水冷装置。

所述的二氧化碳激光器5通过二氧化碳激光器夹具6固定于底层工作台面上。

上述一种二氧化碳熔接机进行熔接的方法是按以下步骤进行的：

一、将待熔接的第一部件241夹至第一夹具装置12上，将待熔接的第二部件242夹至第二夹具装置13上，调节三维电动平移台16使得待熔接的第一部件241及待熔接的第二部件242相贴合，且相贴合处位于第二全反射光罩2-2的焦点处；

二、打开二氧化碳激光器5，二氧化碳激光器5发射的激光束通过第一45°反射镜7向上穿出上层工作台面上设置的通孔，反射至光学斩波器10，得到低功率且稳定的激光束，低功率且稳定的激光束通过第二45°反射镜8反射至第三45°反射镜9，通过第三45°反射镜9反射至激光聚焦装置11，得到外部激光束130；

三、外部激光束130通过第一全反射光罩2-1的激光入口射入，直射在全反射光锥1的前端，且外部激光束130中心轴线与全反射光锥1的前端中心轴线相重合；

四、通过全反射光锥1将外部激光束130均匀反射成散射激光束103，并将散射激光束103均匀散射至与外部激光束130传播方向相垂直的平面上，并反射至第一全反射光罩2-1内环表面；

五、通过第一全反射光罩2-1内环表面的45°反射环形镜，将散射激光束103汇聚成平行环形激光束105，平行环形激光束105穿出第一全反射光罩2-1的激光出口；

六、平行环形激光束105通过第二全反射光罩2-2的激光入口射入，直射在第二全反射光罩2-2内表面，通过第二全反射光罩2-2内表面的空心聚焦环形镜，将平行环形激光束105汇聚成聚焦光束110均匀聚焦至第二全反射光罩2-2的焦点处，将待熔接的第一部件241与待熔接的第二部件242进行熔接，即完成二氧化碳熔接机进行熔接的方法。

步骤一中所述的待熔接的第一部件241为石英端帽，步骤一中所述的待熔接的第二部件242为石英光纤。

当待熔接的第一部件241为直径为6mm石英端帽，待熔接的第二部件242为直径为400μm石英光纤；可采用聚焦角α＝40°进行熔接，光学斩波器10将激光功率斩到7w左右，得到功率为7w且稳定的激光束。聚焦角α可以避开大直径材料对光束的遮挡；在小直径材料与大直径材料连接处，形成均匀激光加热环进行局部熔接，合适的聚焦角α可最大限度的减小熔接激光对未熔接表面的影响；通过第一全反射光罩2-1的激光入口二氧化碳激光直径，可微调熔接位置的光斑大小，以达到最佳熔接效果。

采用二氧化碳激光器激光环形热源，环形热源是通过全反射光锥1、第一全反射光罩2-1内环表面的45°反射环形镜及第二全反射光罩2-2内环表面的空心聚焦环形镜反射得到的，在加热处会形成均匀且功率稳定的环形热源。加热出的端帽更加便于光纤熔接，且光纤和端帽之间的间隙封闭性较好，熔接的成功率大大提高；

所采用的加热装置是光学组件，并非是传统的电极，从而能够延长装置的使用寿命。

Claims (7)

1.一种二氧化碳熔接机，其特征在于一种二氧化碳熔接机包括二氧化碳激光器(5)、第一45°反射镜(7)、第二45°反射镜(8)、第三45°反射镜(9)、光学斩波器(10)、激光聚焦装置(11)、第一夹具装置(12)、第二夹具装置(13)、三维电动平移台(16)及操作台(17)；

所述的操作台(17)包括上层工作台面和底层工作台面；

所述的二氧化碳激光器(5)及第一45°反射镜(7)设置于底层工作台面上；

所述的第二45°反射镜(8)、第三45°反射镜(9)、光学斩波器(10)、激光聚焦装置(11)、第一夹具装置(12)、第二夹具装置(13)及三维电动平移台(16)设置于上层工作台面上；且与光学斩波器(10)位置对应的上层工作台面上设置通孔；

二氧化碳激光器(5)的前端设置第一45°反射镜(7)，二氧化碳激光器(5)发射的激光束通过第一45°反射镜(7)向上穿出上层工作台面上设置的通孔，反射至光学斩波器(10)；

所述的光学斩波器(10)上方设置有第二45°反射镜(8)，与第二45°反射镜(8)相对的位置设置有第三45°反射镜(9)，光学斩波器(10)斩波后得到的低功率且稳定的激光束依次通过第二45°反射镜(8)及第三45°反射镜(9)反射至激光聚焦装置(11)；

所述的激光聚焦装置(11)包括全反射光锥(1)、第一全反射光罩(2-1)、第二全反射光罩(2-2)、支撑装置(3)及环形支架；

环形支架包括第一圆形侧壁(4-1)、连接片(4-2)及第二圆形侧壁(4-3)，所述的第二圆形侧壁(4-3)通过连接片(4-2)同心固定于第一圆形侧壁(4-1)内部；

支撑装置(3)包括底座(3-1)、第一支撑部(3-2)及第二支撑部(3-3)，第一支撑部(3-2)及第二支撑部(3-3)分别位于底座(3-1)左右两侧；

所述的第一支撑部(3-2)上设有第一安装孔，第二支撑部(3-3)上设有第二安装孔，第一安装孔内部延激光束传播方向依次设置第一全反射光罩(2-1)及环形支架，且所述的全反射光锥(1)设置于第二圆形侧壁(4-3)内部；

所述的第二安装孔内部设置第二全反射光罩(2-2)；

所述的全反射光锥(1)的前端为锥角为90°的全反射圆锥镜；所述的第一全反射光罩(2-1)的内环表面为45°反射环形镜；所述的第二全反射光罩(2-2)的内环表面为空心聚焦环形镜；

所述的全反射光锥(1)与第一全反射光罩(2-1)及第二全反射光罩(2-2)同轴；且所述的全反射光锥(1)的前端设置于第一全反射光罩(2-1)的激光入口与第一全反射光罩(2-1)的激光出口之间的中心轴线上；

延激光束传播方向依次设置第一夹具装置(12)及第二夹具装置(13)，且第一夹具装置(12)及第二夹具装置(13)相对设置于第二全反射光罩(2-2)两侧，所述的第一夹具装置(12)及第二夹具装置(13)分别设置于三维电动平移台(16)上。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳熔接机，其特征在于所述的全反射光锥(1)的前端材质为铝制反射镜或镀反射薄膜的反射镜。

3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳熔接机，其特征在于所述的第二全反射光罩(2-2)上方设置垂直摄像头成像校准装置(14)，水平方向设置水平摄像头成像校准装置(15)。

4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳熔接机，其特征在于所述的二氧化碳激光器(5)外部设置水冷装置。

5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳熔接机，其特征在于所述的二氧化碳激光器(5)通过二氧化碳激光器夹具(6)固定于底层工作台面上。

6.如权利要求1所述的一种二氧化碳熔接机进行熔接的方法，其特征在于一种二氧化碳熔接机进行熔接的方法是按以下步骤进行的：

一、将待熔接的第一部件(241)夹至第一夹具装置(12)上，将待熔接的第二部件(242)夹至第二夹具装置(13)上，调节三维电动平移台(16)使得待熔接的第一部件(241)及待熔接的第二部件(242)相贴合，且相贴合处位于第二全反射光罩(2-2)的焦点处；

二、打开二氧化碳激光器(5)，二氧化碳激光器(5)发射的激光束通过第一45°反射镜(7)向上穿出上层工作台面上设置的通孔，反射至光学斩波器(10)，得到低功率且稳定的激光束，低功率且稳定的激光束通过第二45°反射镜(8)反射至第三45°反射镜(9)，通过第三45°反射镜(9)反射至激光聚焦装置(11)，得到外部激光束(130)；

三、外部激光束(130)通过第一全反射光罩(2-1)的激光入口射入，直射在全反射光锥(1)的前端，且外部激光束(130)中心轴线与全反射光锥(1)的前端中心轴线相重合；

四、通过全反射光锥(1)将外部激光束(130)均匀反射成散射激光束(103)，并将散射激光束(103)均匀散射至与外部激光束(130)传播方向相垂直的平面上，并反射至第一全反射光罩(2-1)内环表面；

五、通过第一全反射光罩(2-1)内环表面的45°反射环形镜，将散射激光束(103)汇聚成平行环形激光束(105)，平行环形激光束(105)穿出第一全反射光罩(2-1)的激光出口；

六、平行环形激光束(105)通过第二全反射光罩(2-2)的激光入口射入，直射在第二全反射光罩(2-2)内表面，通过第二全反射光罩(2-2)内表面的空心聚焦环形镜，将平行环形激光束(105)汇聚成聚焦光束(110)均匀聚焦至第二全反射光罩(2-2)的焦点处，将待熔接的第一部件(241)与待熔接的第二部件(242)进行熔接，即完成二氧化碳熔接机进行熔接的方法。

7.根据权利要求6所述的一种二氧化碳熔接机进行熔接的方法，其特征在于步骤一中所述的待熔接的第一部件(241)为石英端帽，步骤一中所述的待熔接的第二部件(242)为石英光纤。