CN110323654B - 激光输出头及激光器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光器技术领域，公开了激光输出头及激光器。一种激光输出头，包括：壳体、输出端帽、光纤以及光纤固定件；其中，所述壳体内形成有连通的第一安装腔和第二安装腔，所述输出端帽装设在所述第一安装腔内并且与所述光纤连接，所述光纤穿过所述第二安装腔和所述光纤固定件，所述光纤固定件装设在所述壳体上；所述光纤在所述第二安装腔内的部分形成有多个剥模区；所述壳体和所述光纤固定件吸收从所述多个剥模区剥离出来的正向包层光和反向耦合包层光。本发明实施例中的激光输出头实现了对正向包层光和反向耦合包层光的均衡扩散，避免出现局部的急剧升温。

Description

激光输出头及激光器

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，公开了激光输出头及激光器。

背景技术

激光输出头在输出激光的过程中需要剥离出正向包层光和反向耦合包层光。

发明人在研究本发明的过程中发现，现有技术中激光输出头对正向包层光和反向耦合包层光扩散不均衡。

发明内容

本发明提供一种激光输出头及激光器，至少能够解决现有技术中激光输出头对正向包层光和反向耦合包层光扩散不均衡的问题。

本发明的一个或者多个实施例公开了一种激光输出头，包括：壳体、输出端帽、光纤以及光纤固定件；其中，所述壳体内形成有连通的第一安装腔和第二安装腔，所述输出端帽装设在所述第一安装腔内并且与所述光纤连接，所述光纤穿过所述第二安装腔和所述光纤固定件，所述光纤固定件装设在所述壳体上；所述光纤在所述第二安装腔内的部分形成有多个剥模区；所述壳体和所述光纤固定件吸收从所述多个剥模区剥离出来的正向包层光和反向耦合包层光。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述光纤固定件形成有光纤通孔和至少一个与所述光纤通孔连通的螺钉孔；所述光纤穿过所述光纤通孔，所述螺钉孔内装设有隔离件和光纤紧固螺钉；所述光纤紧固螺钉用于挤压所述隔离件，使得所述隔离件紧固所述光纤通孔内的光纤。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述光纤固定件还形成有扩散腔，所述光纤通孔穿过所述扩散腔，所述扩散腔用于反射正向包层光和反向耦合包层光。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述扩散腔内设置有至少一个用于探测正向包层光和反向耦合包层光的光电传感器。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述激光输出头还包括至少一个固定件紧固螺钉，所述固定件紧固螺钉用于将所述光纤固定件紧固在所述壳体上。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述第一安装腔分为锁紧段和限位段，所述输出端帽输出激光的一端装设在所述锁紧段，所述输出端帽与所述光纤连接的一端装设在所述限位段。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述激光输出头还包括锁紧件，所述锁紧件装设在所述锁紧段内，用于锁紧所述输出端帽。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述锁紧件包括环形主体和形成于所述环形主体上的一片或者多片弹片，所述一片或者多片弹片卡入所述输出端帽与所述锁紧段的内壁之间。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述第二安装腔分为圆台形段和柱形段，所述第一安装腔与所述圆台形段的直径较小的一端连通，所述光纤固定件的一部分装设在所述柱形段内。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述激光输出头还包括保护丝，所述保护丝缠绕在所述光纤上，所述保护丝至少覆盖所述光纤穿过所述光纤固定件的一段。

本发明的一个或者多个实施例公开了一种激光器，包括光路组件和电路组件。所述光路组件中的激光输出头包括上述任意一种激光输出头。

与现有技术相比，本发明公开的技术方案主要有以下有益效果：

本发明实施例中的激光输出头通过在所述光纤形成所述多个剥模区，使得所述光纤剥离出来的正向包层光和反向耦合包层光能够较为均衡地扩散至所述第一安装腔和所述第二安装腔。综上所述，本发明实施例中的激光输出头实现了对正向包层光和反向耦合包层光的均衡扩散，避免出现局部的急剧升温。

附图说明

图1为本发明的一实施例中激光输出头的剖面图；

图2为本发明的一实施例中壳体的剖面图；

图3为本发明的一实施例中锁紧件的侧视图；

图4为本发明的一实施例中锁紧件的俯视图；

图5为本发明的一实施例中第一安装腔的放大图；

图6为本发明的一实施例中锁紧件锁紧输出端帽的示意图；

图7为本发明的一实施例中光纤固定件的剖面图；

图8为本发明的一实施例中光纤固定件固定光纤的示意图；

图9为本发明的一实施例中光纤的示意图；

图10为本发明的另一实施例中激光输出头的剖面图；

图11为本发明的另一实施例中光纤固定件的剖面图；

图12为本发明的另一实施例中光纤固定件固定光纤的示意图。

主要附图标记说明

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。具体实施方式中涉及到的激光输出头及激光器只是较佳的实施例，并非本发明所有可能的实施例。本发明的权利要求书、说明书以及说明书附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

下面将结合附图对本发明的激光输出头及激光器进行详细说明。

参考图1和图2，其中图1为本发明的一实施例中激光输出头的剖面图，图2为本发明的一实施例中壳体1的剖面图。如图1和图2中所示意的，所述激光输出头包括：壳体1、输出端帽2、光纤3以及光纤固定件4。其中，所述壳体1内形成有连通的第一安装腔11和第二安装腔12，所述输出端帽2装设在所述第一安装腔11内并且与所述光纤3连接，所述光纤3穿过所述第二安装腔12和所述光纤固定件4，所述光纤固定件4装设在所述壳体1上。所述光纤3在所述第二安装腔12内的部分形成有多个剥模区30。所述壳体1和所述光纤固定件4吸收从所述多个剥模区30剥离出来的正向包层光和反向耦合包层光。通过在所述光纤3形成所述多个剥模区30，使得所述光纤3剥离出来的正向包层光和反向耦合包层光能够较为均衡地扩散至所述第一安装腔11和所述第二安装腔12。综上所述，本发明实施例中的激光输出头实现了对正向包层光和反向耦合包层光的均衡扩散，避免出现局部的急剧升温。

如图2中所示意的，所述第一安装腔11分为锁紧段111和限位段112，所述输出端帽2输出激光的一端装设在所述锁紧段111，所述输出端帽2与所述光纤3连接的一端装设在所述限位段112。所述限位段112的直径大于所述输出端帽2的直径。通过控制所述限位段112的直径与所述输出端帽2的直径之间的公差，所述限位段112能够限定所述输出端帽2输出的激光光束与所述壳体1之间的同轴度。具体的，输出端帽2为石英输出端帽。

所述第二安装腔12分为圆台形段121和柱形段122，所述第一安装腔11与所述圆台形段121的直径较小的一端连通，所述光纤固定件4的一部分装设在所述柱形段122内。

参考图3至图6，其中图3为本发明的一实施例中锁紧件5的侧视图，图4为本发明的一实施例中锁紧件5的俯视图，图5为本发明的一实施例中第一安装腔11的放大图，图6为本发明的一实施例中锁紧件5锁紧输出端帽2的示意图。在本发明的一个或者多个实施例中，所述激光输出头还包括锁紧件5，所述锁紧件5装设在所述锁紧段111内，用于锁紧所述输出端帽2。

所述锁紧件5包括环形主体51和形成于所述环形主体51上的一片或者多片弹片52，所述一片或者多片弹片52卡入所述输出端帽2与所述锁紧段111的内壁之间。具体的，所述锁紧段111与所述限位段112的连通处形成有第一台阶113，所述锁紧段111内形成有第二台阶114，所述第一台阶113与所述第二台阶114之间形成有凹陷部115。所述弹片52远离所述环形主体51的一端形成有卡勾521，所述卡勾521卡入所述凹陷部115。所述第二台阶114形成有倒角，便于所述卡勾521能够顺利卡入所述凹陷部115。所述弹片52的内壁形成有一个或者多个抵持部522，所述抵持部522用于抵持所述输出端帽2。所述锁紧件5通过一片或者多片弹片52端部的卡勾521卡入所述第一台阶113与所述第二台阶114之间的凹陷部115内，通过一片或者多片弹片52内壁的一个或者多个抵持部522抵持所述输出端帽2，将所述输出端帽2锁定在所述第一安装腔11内。所述锁紧件5与所述锁紧段111配合锁紧所述输出端帽2，无需使用胶水将所述输出端帽2与所述第一安装腔11粘固，有利于牢固的固定所述输出端帽2，并保证了所述输出端帽2相对于所述第一安装腔11在轴向和径向的安装精度。

进一步的，当所述环形主体51上形成有多片弹片52时，所述多片弹片52阵列分布于所述环形主体51上。多片弹片52从多个方向卡持所述输出端帽2，使得所述输出端帽2在轴向和径向都能保持稳定。当激光输出头在高速运动时，多片弹片52能够防止所述输出端帽2产生相对于所述壳体1的位移，有利于保障所述输出端帽2输出激光时的稳定性。

参考图7和图8，其中图7为本发明的一实施例中光纤固定件4的剖面图，图8为本发明的一实施例中光纤固定件4固定光纤3的示意图。如图7和图8中所示意的，所述光纤固定件4形成有光纤通孔41和至少一个与所述光纤通孔41连通的螺钉孔42。所述光纤3穿过所述光纤通孔41，所述螺钉孔42内装设有隔离件43和光纤紧固螺钉44。所述光纤紧固螺钉44用于挤压所述隔离件43，使得所述隔离件43紧固所述光纤通孔41内的光纤3。

具体的，所述隔离件43可以是能够承受激光的相对较软的金属，还可以是其他能够承受激光的相对较软的工程塑料。所述隔离件43避免了所述光纤紧固螺钉44直接接触所述光纤通孔41内的光纤3，避免所述光纤紧固螺钉44损伤所述光纤通孔41内的光纤3。

进一步的，所述激光输出头还包括至少一个固定件紧固螺钉45，所述固定件紧固螺钉45用于将所述光纤固定件4紧固在所述壳体1上。由于所述光纤固定件4与所述壳体1之间不采用胶水粘接，而是采用固定件紧固螺钉45进行紧固，因此所述光纤固定件4与所述壳体1之间的连接更为可靠，在所述激光输出头输出激光的过程中所述光纤固定件4与所述壳体1之间的连接不会因为连接处温度升高或者激光照射而失效，提升了所述激光输出头工作的可靠性。

如图8中所示意的，所述激光输出头还包括保护丝6，所述保护丝6缠绕在所述光纤3上。所述保护丝6可以是金属丝，对光线具有高反射性并且对热量具有良好的导热性。进一步的，所述保护丝6至少覆盖所述光纤3穿过所述光纤固定件4的一段。由于所述光纤3穿过所述光纤通孔41时，所述光纤通孔41的孔口处以及孔内的表面有可能会对所述光纤3的表面造成损伤，进而影响到所述光纤3的工作性能。因此在本发明的实施例中，一种较佳的实施方式是用保护丝6紧密缠绕并覆盖所述光纤3穿过所述光纤通孔41的一段，避免所述光纤3直接接触到所述光纤通孔41的孔口处以及孔内的表面。所述光纤通孔41的直径大于所述光纤3的直径加上两倍所述保护丝6的厚度，使得缠绕有所述保护丝6的所述光纤3能够穿过所述光纤通孔41。将所述保护丝6缠绕在所述光纤3上，还能够用于反射与所述光纤3表面夹角较小的正向包层光和反向耦合包层光，经过所述保护丝6的反射与所述光纤3表面夹角较小的正向包层光和反向耦合包层光也能够被反射至所述壳体1，并被所述壳体1吸收。优选的，所述保护丝6以所述光纤通孔41内的光纤为基准，向靠近所述输出端帽2的方向缠绕覆盖至靠近多个剥模区30，向远离所述输出端帽2的方向缠绕覆盖所述光纤3上的涂覆层，使得所述保护丝6既能反射与所述光纤3表面夹角较小的正向包层光和反向耦合包层光，也能避免所述光纤3被所述光纤通孔41损伤，还能保护所述涂覆层。与所述光纤3表面夹角较大的正向包层光和反向耦合包层光可以通过多个剥模区30扩散至所述壳体1，而与所述光纤3表面夹角较小的正向包层光和反向耦合包层光则可以通过靠近多个剥模区30的所述保护丝6进行扩散，因此所述激光输出头不仅能够充分扩散正向包层光和反向耦合包层光，而且对正向包层光和反向耦合包层光扩散更均衡，有利于保障所述激光输出头的工作性能。

参考图9，为本发明的一实施例中光纤3的示意图。光纤3上形成有多个剥模区，每一个剥模区由剥模段和空白段组成，也可以只有剥模段。例如，图9中的第一剥模区31包括剥模段和空白段，而第三剥模区33只有剥模段。剥模段的表面满布细微的凹凸，使得正向包层光和反向耦合包层光扩散到所述壳体1的内壁。空白段为正常的光纤。

下面将以图9中示意的光纤3简单对通过多个剥模区对对正向包层光和反向耦合包层光进行均衡扩散的原理。如图9中所示意，所述光纤3包括：第一剥模区31、第二剥模区32、第三剥模区33以及第四剥模区34。在一种可能的实施方式中，所述第一剥模区31、第二剥模区32、第三剥模区33以及第四剥模区34均包括剥模段和空白段。所述第一剥模区31、第二剥模区32、第三剥模区33以及第四剥模区34均能扩散部分的正向包层光和反向耦合包层光。

在一种可能的实施方式中，所述第一剥模区31有1mm长的剥模段和1mm长的空白段，所述第二剥模区32有1mm长的剥模段和9mm长的空白段，所述第三剥模区33有2mm长的剥模段和8mm长的空白段，所述第四剥模区34有7mm长的剥模段和3mm长的空白段。可以理解，所述光纤3还可以有第五剥模区，假定所述第一剥模区31、第二剥模区32、第三剥模区33以及第四剥模区34相加的总长度为50mm，则第五剥模区可以只有10mm长的剥模段。所述第一剥模区31、第二剥模区32、第三剥模区33以及第四剥模区34分别扩散部分的正向包层光和反向耦合包层光，因此正向包层光和反向耦合包层光的能量也能分成四份被所述壳体1吸收，使得所述激光输出头避免出现局部的急剧升温。应当理解，在本发明的实施例中，可以根据正向包层光和反向耦合包层光在所述壳体1的第二安装腔12内的反射动态来调整剥模区的个数和剥模段的长度。

参考图10至图12，其中图10为本发明的另一实施例中激光输出头的剖面图，图11为本发明的另一实施例中光纤固定件的剖面图，图12为本发明的另一实施例中光纤固定件固定光纤的示意图。

在本发明的另一实施例中，壳体1的端部装设光纤固定件40。所述光纤固定件40形成有光纤通孔401和至少一个与光纤通孔401连通的螺钉孔402。光纤3穿过光纤通孔401，螺钉孔402内装设有隔离件403和光纤紧固螺钉404。光纤紧固螺钉404用于挤压隔离件403，使得隔离件403紧固光纤通孔401内的光纤3。光纤固定件40还形成有扩散腔406。光纤3通孔穿过扩散腔406。扩散腔406用于反射正向包层光和反向耦合包层光。扩散腔406内设置有至少一个用于探测正向包层光和反向耦合包层光的光电传感器407。光电传感器407连接至激光器的保护模块7。保护模块7用于在光电传感器407探测到的正向包层光和反向耦合包层光的功率超过设定的阈值时关闭激光器。

本发明实施例中的激光输出头相对于现有技术而言主要有以下的有益效果：

1.本发明实施例中的激光输出头通过在所述光纤3形成所述多个剥模区30，使得所述光纤3剥离出来的正向包层光和反向耦合包层光能够较为均衡地扩散至所述第一安装腔11和所述第二安装腔12。

2.本发明实施例中的激光输出头通过所述锁紧件5与所述锁紧段111配合锁紧所述输出端帽2，有利于牢固的固定所述输出端帽2，并保证了所述输出端帽2相对于所述第一安装腔11在轴向和径向的安装精度。

3.本发明实施例中的激光输出头通过所述锁紧件5的多片弹片52防止所述输出端帽2产生相对于所述壳体1的位移，有利于保障所述输出端帽2输出激光时的稳定性。

4.本发明实施例中的激光输出头通过所述隔离件43避免了所述光纤紧固螺钉44直接接触所述光纤通孔41内的光纤3，进而保护所述光纤通孔41内的光纤3。

5.所述光纤固定件4与所述壳体1之间不采用胶水粘接，而是采用固定件紧固螺钉45进行紧固，因此所述光纤固定件4与所述壳体1之间的连接更为可靠，在所述激光输出头输出激光的过程中所述光纤固定件4与所述壳体1之间的连接不会因为连接处温度升高或者激光照射而失效，提升了所述激光输出头工作的可靠性。

6.本发明实施例中的激光输出头通过所述保护丝6反射与所述光纤3表面夹角较小的正向包层光和反向耦合包层光，避免所述光纤3被所述光纤通孔41损伤，以及保护所述涂覆层。

7.本发明实施例中的光纤固定件40可以形成有反射正向包层光和反向耦合包层光的扩散腔406，并且可以在所述扩散腔406内设置光电传感器407，可以与保护模块7配合在正向包层光和反向耦合包层光的功率超过设定的阈值时关闭激光器。

8.本发明实施例中的激光输出头结构简单，加工和制造方便，能够承受几千万甚至上万瓦的激光功率。并具有高激光光束质量、高可靠性等优点。

本发明的一个或者多个实施例公开了一种激光器，所述激光器包括光路组件和电路组件。所述光路组件中的激光输出头包括上述任意一种激光输出头。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种激光输出头，其特征在于，包括：壳体、输出端帽、光纤以及光纤固定件；其中，所述壳体内形成有连通的第一安装腔和第二安装腔，所述输出端帽装设在所述第一安装腔内并且与所述光纤连接，所述光纤穿过所述第二安装腔和所述光纤固定件，所述光纤固定件装设在所述壳体上；所述光纤在所述第二安装腔内的部分形成有多个剥模区；每一所述剥模区均包括剥模段和空白段，并通过正向包层光和反向耦合包层光在所述壳体的第二安装腔内的反射动态来调整所述剥模区的个数和 所述剥模段的长度；

所述壳体和所述光纤固定件吸收从所述多个剥模区剥离出来的与所述光纤夹角较大的正向包层光和反向耦合包层光；所述光纤上还缠绕有金属丝，所述金属丝至少覆盖所述光纤穿过所述光纤固定件的一段至靠近所述多个剥模区，与所述光纤夹角较小的正向包层光和反向耦合包层光通过所述金属丝扩散。

2.根据权利要求1所述的激光输出头，其特征在于，所述光纤固定件形成有光纤通孔和至少一个与所述光纤通孔连通的螺钉孔；所述光纤穿过所述光纤通孔，所述螺钉孔内装设有隔离件和光纤紧固螺钉；所述光纤紧固螺钉用于挤压所述隔离件，使得所述隔离件紧固所述光纤通孔内的光纤。

3.根据权利要求2所述的激光输出头，其特征在于，所述光纤固定件还形成有扩散腔，所述光纤通孔穿过所述扩散腔，所述扩散腔用于反射正向包层光和反向耦合包层光。

4.根据权利要求3所述的激光输出头，其特征在于，所述扩散腔内设置有至少一个用于探测正向包层光和反向耦合包层光的光电传感器。

5.根据权利要求1所述的激光输出头，其特征在于，还包括至少一个固定件紧固螺钉，所述固定件紧固螺钉用于将所述光纤固定件紧固在所述壳体上。

6.根据权利要求1所述的激光输出头，其特征在于，所述第一安装腔分为锁紧段和限位段，所述输出端帽输出激光的一端装设在所述锁紧段，所述输出端帽与所述光纤连接的一端装设在所述限位段。

7.根据权利要求6所述的激光输出头，其特征在于，还包括锁紧件，所述锁紧件装设在所述锁紧段内，用于锁紧所述输出端帽。

8.根据权利要求7所述的激光输出头，其特征在于，所述锁紧件包括环形主体和形成于所述环形主体上的一片或者多片弹片，所述一片或者多片弹片卡入所述输出端帽与所述锁紧段的内壁之间。

9.根据权利要求1所述的激光输出头，其特征在于，所述第二安装腔分为圆台形段和柱形段，所述第一安装腔与所述圆台形段的直径较小的一端连通，所述光纤固定件的一部分装设在所述柱形段内。

10.一种激光器，包括光路组件和电路组件，其特征在于，所述光路组件中的激光输出头包括权利要求1至9任意一项所述的激光输出头。

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