CN111121545A - 一种光纤式激光点火器及点火系统 - Google Patents

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陈乐健
曹金乐
沈瑞琪
张伟
叶迎华
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Abstract

本发明属于激光点火领域，具体涉及一种光纤式激光点火器及点火系统。包括激光传输和药剂发火部分；激光传输部分包括：光纤连接器，光纤，纤芯，耦合接头和自聚焦透镜；耦合接头后端部设有凹槽，自聚焦透镜位于耦合接头的凹槽内，且与纤芯同轴封装；药剂发火部分包括：点火器壳体，密封垫，点火药剂，药管，约束外壳；耦合接头外设有点火器壳体，点火器壳体后端内部设有药管，点火器壳体后端外周设有约束外壳，约束外壳包括带有通孔的底部，底部位于药管的后端面，用于约束药管，药管与点火器壳体之间设置密封垫；装有自聚焦透镜的耦合接头伸入药管内部。本发明的耦合接头直接嵌入点火药剂中，自聚焦透镜与点火药剂直接接触，提高发火可靠性。

Description

一种光纤式激光点火器及点火系统
技术领域
本发明属于激光点火领域，具体涉及一种光纤式激光点火器及点火系统。
背景技术
激光点火/起爆系统中，激光将能量通过光纤传输到换能元点火药剂的表面，从而将火工品点火或起爆。激光点火起爆系统要求对整个系统的光路进行连续性检测。若检测光没有达到药剂的表面就反射，则不能完全证明整个系统的光路是完整的，因为没有检测反射端与药剂表面之间的光路。
传统的激光点火/起爆系统主要采用双自聚焦透镜作为光学窗口的点火器，其分光膜镀于第一节自聚焦透镜的后端面，虽然能够达到较高的检测光接收率，但由于检测激光并未到达药剂端面，所以不能保证整个光路是完整的。且其因为采用双自焦透镜，并需要将双自焦透镜安装在耦合器中，因此其在加工及安装过程中易产生加工误差和装配误差，最终使光路产生偏移。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光纤式激光点火器及点火系统。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种光纤式激光点火器，包括激光传输部分和药剂发火部分；
所述激光传输部分包括：光纤连接器，光纤，纤芯，耦合接头和自聚焦透镜；所述耦合接头后端部设有凹槽，所述自聚焦透镜位于耦合接头的凹槽内，且与纤芯同轴封装；
所述药剂发火部分包括：点火器壳体，密封垫，点火药剂，药管，约束外壳；所述耦合接头外设有点火器壳体，所述点火器壳体后端内部设有药管，点火器壳体后端外周设有约束外壳，所述约束外壳包括带有通孔的底部，所述底部位于药管的后端面，用于约束药管，所述药管与点火器壳体之间设置密封垫；
所述装有自聚焦透镜的耦合接头伸入药管内部。
进一步的，所述耦合接头与点火器壳体螺纹配合连接。
进一步的，所述点火器外壳与约束外壳螺纹配合连接。
进一步的，所述纤芯与自聚焦透镜同轴公差容许范围为0-0.2mm。
进一步的，所述自聚焦透镜的节距为0.45-0.55P。
进一步的，所述自聚焦透镜前表面镀有增透膜，所述自聚焦透镜后表面镀有分光膜。
进一步的，所述增透膜对检测激光和点火激光透过率不低于95％；所述分光膜对检测激光的反射率不低于99％，对点火激光的透过率不低于95％。
进一步的，所述耦合接头和密封垫过盈配合。
一种光纤式激光点火系统，包含上述的点火器。
进一步的，还包括点火控制单元，激光单元，检测单元和环形器；
所述点火控制单元后连接并联的激光单元和检测单元，并联的激光单元和检测单元后连接环形器，所述环形器后连接光纤连接器。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)耦合接头与密封垫采用过盈配合的配合方式，其中过盈配合能够保证点火器腔体的密封性；
(2)耦合接头直接嵌入点火药剂中，自聚焦透镜与点火药剂直接接触，自聚焦透镜前表面镀有对检测激光和点火激光双波长增透的增透膜，通过反射检测激光能够有效检测从光源到药剂表面的光路的完整性；
(3)耦合接头直接嵌入点火药剂中，自聚焦透镜与点火药剂直接接触，提高发火可靠性。
附图说明
图1为本发明的光纤式激光点火器结构示意图。
图2为本发明的点火器药剂发火部分示意图。
图3为本发明的点火器激光传输部分示意图。
图4为本发明的激光点火系统原理图。
附图标记说明：
1-点火控制单元，2-激光单元，3-检测单元，4-环形器，5-光纤连接器，6-光纤，7-纤芯，8-点火器壳体，9-密封垫，10-耦合接头，11-自聚焦透镜，12-点火药剂，13-药管，14-约束外壳。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
如图1-3所示，一种光纤式激光点火器，包括激光传输部分和药剂发火部分；所述激光传输部分包括：光纤连接器5，光纤6，纤芯7，耦合接头10和自聚焦透镜11；所述耦合接头10后端部设有凹槽，所述自聚焦透镜11位于耦合接头10的凹槽内，且与纤芯7同轴封装；
所述药剂发火部分包括：点火器壳体8，密封垫9，点火药剂12，药管13，约束外壳14；所述耦合接头10外设有点火器壳体8，所述点火器壳体8后端内部设有药管13，点火器壳体8后端外周设有约束外壳14，所述约束外壳14包括带有通孔的底部，所述底部位于药管13的后端面，用于约束药管，所述药管13与点火器壳体8之间设置密封垫9；
所述装有自聚焦透镜11的耦合接头10伸入药管13内部，自聚焦透镜11与点火药剂直接接触，提高发火可靠性，且自聚焦透镜11与点火药剂直接接触，通过反射检测激光能够有效检测从光源到药剂表面的光路，自检可靠性大幅度提升。
所述耦合接头10与点火器壳体8螺纹配合连接。所述点火器外壳8与约束外壳14螺纹配合连接，药管直接装入点火器壳体通过约束外壳约束固定，装配便捷，提高了装配效率。
所述纤芯7与自聚焦透镜11同轴公差容许范围为0-0.2mm。
所述自聚焦透镜11的节距为0.45-0.55P，0.45-0.55P的自聚焦透镜对激光具有较好的聚焦效果。
所述自聚焦透镜11前表面镀有增透膜，所述自聚焦透镜11后表面镀有分光膜。
所述增透膜对检测激光和点火激光透过率不低于95％；所述分光膜对检测激光的反射率不低于99％，对点火激光的透过率不低于95％。
所述耦合接头10和密封垫9过盈配合，过盈配合能够保证点火器腔体的密封性。
如图4所示，一种光纤式激光点火系统，包含上述的点火器，还包括点火控制单元1，激光单元2，检测单元3和环形器4；
所述点火控制单元1后连接并联的激光单元2和检测单元3，并联的激光单元2和检测单元3后连接环形器4，所述环形器4后连接光纤连接器5。
所述激光点火系统的工作方式如下：
保护模式，激光点火系统中的点火控制单元1处于保护模式，光开关处于断开状态，点火光路处于断路；
检测模式，激光点火系统中的点火控制单元1解除保险，激光单元2产生并输出检测激光，通过环形器4和光纤6传输至光纤耦合接头，经耦合接头自聚焦透镜镀膜面的反射，光纤6接收返回的检测激光，通过环形器4将返回的将检测激光输出至检测单元3，检测单元3将激光信号转换成电信号输出至点火控制单元1，点火控制单元1对信号进行处理和判断，确定光路的完整情况。
点火模式，激光点火系统中的激光单元2产生并输出点火激光，点火激光通过光纤6传输至点火器的药剂12表面，点火激光经过自聚焦透镜11的聚焦使输出的激光具有较高的功率密度，输出的点火激光将药剂12点燃，完成点火器的点火作用。

Claims (10)

1.一种光纤式激光点火器，其特征在于，包括激光传输部分和药剂发火部分；
所述激光传输部分包括：光纤连接器(5)，光纤(6)，纤芯(7)，耦合接头(10)和自聚焦透镜(11)；所述耦合接头(10)后端部设有凹槽，所述自聚焦透镜(11)位于耦合接头(10)的凹槽内，且与纤芯(7)同轴封装；
所述药剂发火部分包括：点火器壳体(8)，密封垫(9)，点火药剂(12)，药管(13)，约束外壳(14)；所述耦合接头(10)外设有点火器壳体(8)，所述点火器壳体(8)后端内部设有药管(13)，点火器壳体(8)后端外周设有约束外壳(14)，所述约束外壳(14)包括带有通孔的底部，所述底部位于药管(13)的后端面，用于约束药管，所述药管(13)与点火器壳体(8)之间设置密封垫(9)；
所述装有自聚焦透镜(11)的耦合接头(10)伸入药管(13)内部。
2.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，所述耦合接头(10)与点火器壳体(8)螺纹配合连接。
3.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，所述点火器外壳(8)与约束外壳(14)螺纹配合连接。
4.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，所述纤芯(7)与自聚焦透镜(11)同轴公差容许范围为0-0.2mm。
5.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，所述自聚焦透镜(11)的节距为0.45-0.55P。
6.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，所述自聚焦透镜(11)前表面镀有增透膜，所述自聚焦透镜(11)后表面镀有分光膜。
7.根据权利要求6所述的点火器，其特征在于，所述增透膜对检测激光和点火激光透过率不低于95％；所述分光膜对检测激光的反射率不低于99％，对点火激光的透过率不低于95％。
8.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，所述耦合接头(10)和密封垫(9)过盈配合。
9.一种光纤式激光点火系统，其特征在于，包含权利要求1-8任一项所述的点火器。
10.根据权利要求9所述的点火系统，其特征在于，还包括点火控制单元(1)，激光单元(2)，检测单元(3)和环形器(4)；
所述点火控制单元(1)后连接并联的激光单元(2)和检测单元(3)，并联的激光单元(2)和检测单元(3)后连接环形器(4)，所述环形器(4)后连接光纤连接器(5)。
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