CN112162371A - 一种激光传能光缆 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种激光传能光缆，包括传能光纤和激光输出头，所述传能光纤封装于铠装管中，其特征在于：在激光输出头内部设置有电路板，电路板上集成有监控单元；监控单元用于在激光器工作时，实时收集激光输出头内部的各运行参数状态，并将各运行参数状态反馈给激光器，以控制激光器的运行状态。本发明实施例提供的激光传能光缆，通过在激光输出头内部的电路板上集成各运行参数状态监控单元，以实时监控在激光器在运行状态下，激光输出头和激光传能光缆工作于高功率激光输出时的应用状态，以实现对于激光传输光缆和激光器整机有效、合理的保护。

Description

一种激光传能光缆

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种激光传能光缆。

背景技术

光纤激光器作为一种新型激光器，具有电光转换效率高，光束质量好等优势，广泛应用于工业加工、国防、医疗等领域。随着市场应用要求越来越高，激光器输出功率也大幅增加，目前市场上应用的的光纤激光器输出功率已超过10kW级别，未来随时可能达到100kW量级。随着激光器的输出功率越来越高，在连续加工高反材质的过程中，通过板材返回的激光功率也相应增加。对于返回至激光输出头内部的反馈光，可通过输出头本身的水冷设计和温度监控设计实现保护，目前市面上主流的激光加工头基本都具备该功能。

例如：对于光纤激光器，市面上大多数的高功率激光输出头已经具备温度监控功能，包括在大功率激光传能光缆的输出头中部设计了用于温度监控的传感器。也有在输出头中部增加了温控开关，当输出头内部温度过高时可保护，用于输出头前端的高温保护，避免激光器持续过热工作造成损伤。再者温度升高其实是热积累达到一定程度后的结果，相比于光监控，温度的传导速度要慢得多。目前很多光纤激光器也已经在激光器内部模块设计光监控功能，其响应速度要高于温度监控。

但受传输光缆输出头尺寸限制，激光器监控多设计在激光器的整机模块内部，虽然可实现在正向通光过程中对激光器进行保护，但却无法对激光传输光缆进行保护。

有鉴于此，亟需提供一种新的技术运用于高功率连续激光器，以消除或有效减弱反向光对设备安全所造成的损害。

发明内容

本发明实施例提供一种激光传能光缆及系统，用以解决高功率连续激光器在运行过程中存在反向光对设备安全造成损害的缺陷，实现高效、安全的返回光隔离。

第一方面，本发明实施例提供一种激光传能光缆，主要包括传能光纤和激光输出头，传能光纤封装于铠装管中，特别在于：在激光输出头内部设置有电路板，电路板上集成有监控单元；监控单元用于在激光器工作时，实时收集激光输出头内部的各运行参数状态，并将各运行参数状态反馈给激光器，以控制激光器的运行状态。

可选地，上述激光输出头内部的各运行参数状态包括回返光信号强度状态；传能光纤主要包括纤芯、包层和涂覆层，在传能光纤末端熔接有石英端帽，石英端帽和部分传能光纤封装于激光输出头内部；在位于激光输出头内部的部分传能光纤的不带涂覆层的裸光纤处和/或部分传能光纤带涂覆层的光纤表面设置有激光光电传感器；激光光电传感器用于监测传能光纤中传输的回返光信号强度；在回返光信号强度大于第一预设阈值时，向监控单元发送回返光信号强度异常信号。

可选地，上述激光输出头内部的各运行参数状态还包括可见光信号强度状态；在激光输出头的内部还设置有可见光传感器；可见光传感器用于监测激光输出头内部的可见光信号强度；在可见光信号强度大于第二预设阈值时，向监控单元发送可见光信号强度异常信号。

可选地，在传能光纤上集成有包层光剥模器，包层光剥模器在激光传输光路上位于激光光电传感器和所述可见光传感器之前。

可选地，激光输出头内部的各运行参数状态还包括温度状态；在石英端帽的柱面上设置有第一温度传感器，用于获取石英端帽处的第一温度；在激光输出头的水冷接头处设置有第二温度传感器，用于获取水冷接头处的第二温度；在第一温度大于第三预设阈值或第二温度大于第四预设阈值时，向监控单元发送温度异常信号。

可选地，激光输出头内部的各运行参数状态还包括湿度状态；在激光输出头的进水口水冷接头处设置有湿度传感器，用于监测进水口水冷接头处的湿度；若湿度大于第五预设阈值时，向监控单元发送湿度异常信号。

可选地，在电路板上还集成有信号处理单元和联锁控制单元，信号单元与监控单元通信连接，用于根据监控单元所收集的各运行参数状态控制联锁控制单元的导通状态，并根据联锁控制单元的导通状态控制激光器的工作状态。

可选地，激光传能光缆还包括封装于铠装管中的信号传输线；信号传输线的外绝缘层采用高温失效材料制成；在电路板上还集成有信号传输单元，信号传输单元用于将监控单元所收集的各运行参数状态通过信号传输线发送至激光器主控单元。

可选地，电路板上还集成有供电单元，供电单元用于通过信号传输线与激光器主控单元连接，以为电路板供电。

可选地，激光传能光缆的接口为触点式QB接口、铜环式QB接口或QD接口。

本发明实施例提供的激光传能光缆，通过在激光输出头内部的电路板上集成各运行参数状态监控单元，以实时监控在激光器在运行状态下，激光输出头和激光传能光缆工作于高功率激光输出时的应用状态，以实现对于激光传输光缆和激光器整机有效、合理的保护。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种激光传能光缆的外部整体示意图；

图2是本发明实施例提供的一种激光传能光缆的激光输出头结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种关于激光传能光缆中电路板的集成示意图；

图4是本发明实施例提供的激光输出头的不同接口示意图；

其中，101-激光输出头，102-铠装管，103-传能光纤，104-信号传输线，201-第二温度传感器，202-出水口水冷接头，203-石英端帽，204-第一温度传感器，205-电路板，206-激光光电传感器，207-可见光传感器，208-湿度传感器，209-进水口水冷接头，301-联锁控制单元接线点，302-第二温度传感器的接线点，303-固定连接单元，304-可见光传感器接线点，305-供电单元，306-第一温度传感器的接线点，307-湿度传感器的接线点，308-信号传输单元，309-激光监控单元，401-带触点QB接口，402-带铜环QB接口，403-QD接口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

近几年，随着高功率光纤激光器在工业上范围越来越广泛的应用，从最初的碳钢、不锈钢板的切割，已发展到各种材质的金属板材切割、焊接、熔覆等，其中包含大量反射率较高的金属，如铝板、铜板等。激光传输光缆作为光纤激光器一个重要组成部分，其主要由激光输出头、传能光纤以及铠装管组成。激光器在加工高反材料的过程中，由于被加工材料本身的反射率较高，当激光器在加工板材的过程中，被加工板材所反射的角度较大的激光或作用在激光输出头上，导致输出头异常发热，导致其无法正常工作；另外部分角度较小的反馈光则会耦合至激光器输出头，并通过激光传能光缆反向传输至激光器整机内部，对激光器输出头和整机均造成不可逆转的破坏。

故激光传能光缆在实际工作过程中，均需要对激光输出头进行外界干涉降温，例如在激光输出头内部接冷却水，对其进行散热。一般对输出头进行水冷降温的方式可以分为两种，一种是冷却水直接与激光输出头内部的光学元件相接触带走热量；另一种是使冷却水不与输出头内部光学元件直接接触，而仅与机械壳体相接触间接带走输出头内部的热量。

但现有技术中对激光器在运行过程中进行保护的方式，受限于激光传能光缆的尺寸，仅仅将对于激光器的运行参数监测设计于激光器的控制单元中，而未涉及到在激光传能光缆上进行技术创新，从而更直观、更有效的对激光器的整机乃至激光输出光缆均形成保护。

本发明实施例提供一种激光传能光缆，如图1所示，主要包括但不限于：传能光纤103和激光输出头101，传能光纤103封装于铠装管102中。需要指出的与现有技术中的方案不同之处在于，在本发明实施例所提供的激光传能光缆中，在激光输出头101的内部设置有电路板205，该电路板205上集成有监控单元；监控单元用于在激光器工作时，实时收集激光输出头内部的各运行参数状态，并将各运行参数状态反馈给激光器，以控制激光器的运行状态。

具体地，激光器输出的高功率激光通过激光传能光缆传输到应用终端，激光传输光缆的基本结构包括传能光纤103和激光输出头101，其中传能光纤103在结构上主要由纤芯，包层和涂覆层组成，纤芯用于激光的传输，包层用于反馈光传输，涂覆层则主要用于对纤芯和包层进行保护。一般来说，还可以在传能光纤103的外部套装铠装管102，以对整个传能光纤103进行保护，防止外力作用于传能光纤103造成光纤的损坏。

进一步地，在本发明实施例中在激光输出头101的内部还设置有一个集成的电路板205，用于将激光输出头内部的各运行相关的联锁控制(简称interlock)、激光监控、可见光监控、温度监控和湿度监测等参数状态信号，集成在激光输出头101内部的电路板205上。

其中，还可以在电路板205上设置供电单元、信号接收单元、信号处理单元和信号输出单元，可用于在将所收集的所有运行参数状态集成后，远程发送至激光器的整机控制单元进行处理；或在电路板上增设单片机自主的对运行参数状态进行综合运算处理后，与激光器整机通信，以实时的根据运算处理结果，调整激光器的运行状态。

例如，在监控单元收集到激光输出头内部的反馈光强度超过输出头本身的承受极限时，则将该异常状态以电信号的方式传输给激光器的主控单元，以及时的对激光机进行联锁关机操作，以防止事故的进一步恶化，保障激光输出头乃至激光器整机的安全。

作为可选地，上述激光输出头内部的各运行参数状态可以包括输出头内部的温度、湿度、正向光和反馈光的状态，还可以包括传能光纤的温度等，对此本发明实施例不作具体地限定。

本发明实施例提供的激光传能光缆，通过在激光输出头内部的电路板上集成各运行参数状态监控单元，以实时监控在激光器在运行状态下，激光输出头和激光传能光缆工作于高功率激光输出时的应用状态，以实现对于激光传输光缆和激光器整机有效、合理的保护。

基于上述实施例的内容，如图2所示，作为一种可选实施例，激光输出头101内部的各运行参数状态可以包括回返光信号强度状态。其中，传能光纤主要包括纤芯、包层和涂覆层，在传能光纤末端熔接有石英端帽203，石英端帽203和部分传能光纤封装于激光输出头101的内部；在位于激光输出头101内部的部分传能光纤的不带涂覆层的裸光纤处和/或部分传能光纤带涂覆层的光纤表面设置有激光光电传感器206；激光光电传感器206主要用于监测传能光纤中传输的回返光信号强度；在回返光信号强度大于第一预设阈值时，向监控单元发送回返光信号强度异常信号。

具体地，在本发明实施例提供的激光传能光缆的激光输出头101的内部设计增加了输出激光监控组件，用于监测原路返回的回返激光。作为一种可选地设置方式，如图2所示，激光光电传感器206可以设置于位于激光输出头101内部的部分光纤的不带涂覆层的裸光纤处或后端带涂覆层的光纤表面。其中，设置于带涂覆层的光纤表面，是指设置于包层和涂覆层之间，主要用于对包层回返光进行一次检测；设置于不带涂覆层的裸光纤处则用于对包层回返光进行二次检测。其中，一次检测信号所获取到的检测信号的强度大于在不带涂覆层的裸光纤处所检测的二次检测信号，但在带涂覆层的光纤表面进行激光光电传感器206的设置，其难度却略大于在所述不带涂覆层的裸光纤处进行光光电传感器206的设置。故可以根据实际检测精度的需要合理进行选择。

进一步地，在传能光纤的末端熔接有石英端帽203，石英端帽和部分传能光纤封装于激光输出头101中。可以在石英端帽203的出光面镀设增透膜，设置石英端帽203的目的主要在于通过降低功率密度，从而降低损伤阈值，故能够有效的减轻端面所受的回返激光损伤。

本发明实施例提供的激光传能光缆，通过在激光输出头101内部的指定位置，增设激光光电传感器206，用于在激光器工作的过程中，对传能光纤中传输的回返光信号强度。

当激光器正常工作时，输出激光在光纤的纤芯传输，激光光电传感器206不响应。但在激光器应用加工过程中，特别是高反应用中，大量反馈光耦合至光纤包层，激光光电传感器206会监测到较强的光信号。此时可设定第一预设阈值，以通过将激光光电传感器206监测的光信号与第一预设阈值进行比较，以判断激光输出头101是否能够承受由回返激光所带来的温升等不利影响。

作为可选地，对于有高反应用的整机，第一预设阈值的设计原理可以是：结合高电压和时间的累计确定激光输出头101能承受的极限回返光信号强度，配合一个稍高与所述极限回返光信号强度的阈值作为第一预设阈值，则既能保证机器的高反应用，又能对光缆输出头形成保护。

作为一种可选地实施例，关于激光光电探测器206的信号选择，由于激光光电探测器206用于监测正向传输的激光。在激光器正常工作时，激光光电探测器206无信号；而当大量的回返激光耦合至光纤包层时，激光光电探测器206监测到的光信号会上升。如对输出激光波长为1080nm的掺镱光纤激光器而言，激光光电探测器206选择的波长可以在1080nm附近，对其他波段的光纤激光器，故激光光电探测器206选择在选型时，只需要覆盖对应的波长即可。

在本发明实施例中通过集成的电路板205，通过设置于激光输出头内部1光纤上的激光光电探测器206，以实时的对回返激光进行定量的监测，能有效地获知激光传能光缆在运行时的回返光信号强度状态，并在回返光信号强度状态为回返光信号强度大于第一预设阈值时，及时的对将回返光信号强度异常信号发送给电路板上的监控单元。监控单元则将收集的回返光信号强度异常信号通过信号线传输至激光器整机处理，或在电路板上的单片机进行运行处理后，将运行处理结果反馈给激光器整机，以实时的控制激光器停止产生激光，避免回返激光对激光输出头101乃至激光器造成不可逆的损害。

本发明实施例提供的激光传能光缆，通过在激光输出头内部设置电路板，并利用该电路板接收由激光光电探测器发送的回返光强度异常信号，以实时的调控激光器的运行状态，使监测的结果更及时、调整更迅速，有效的提高了对激光输出头乃至激光器的保护能力。

基于上述实施例的内容，如图2所示，作为一种可选实施例，激光输出头内部的各运行参数状态还包括可见光信号强度状态；在激光输出头101的内部还设置有可见光传感器207；可见光传感器207主要用于监测激光输出头内部的可见光信号强度；在可见光信号强度大于第二预设阈值时，向监控单元发送可见光信号强度异常信号。

具体地，在本发明实施例提供的激光传能光缆，可以在对回返激光强度进行监测的同时，通过在激光输出头101中增设可见光传感器，以对内部光纤可能存在的异常烧损的异常进行监测。

当输出头内部的反馈光超过输出头本身的承受极限时，会造成输出头内部光纤烧的故障。本专利提出在激光输出头内部增加一个可见光监控，用于监测内部光纤烧损的异常。其实现原理为：当激光器不工作或正常工作时，光缆输出头101内部无可见光，可见光传感器不响应工作；而当内部光纤由于故障烧毁时，光纤燃烧瞬间产生大量的可见光火焰，可见光波段的可见光传感器207则可监测到该部分信号，并将可见光信号强度异常信号传输至激光器整机，以提示激光输出头101已发生了内部故障，停止激光器继续工作。

其中，可见光传感器207监测波长为在可见光波段即可实现，用于输出头内部光纤烧的异常监测，当激光器正常工作过程中，输出头内部无可见光，可见光光电探测器207不响应，而当输出头内部光纤发生故障烧毁时，光纤燃烧的瞬间会产生可见光波段的辉光，可见光光电传感器207则可监测到异常的光信号，输出可见光信号强度异常信号(如高电平信号)至监控单元；当激光机接收到有监控单元传送过来的高电平信号后，则可以判断出此时输出头内部光纤已经烧断，激光器必须立即停机报警。

其中，对于第二预设阈值，一般可以将其设置为0，也可以根据实际的检测精度并结合激光输出头的封装程度进行合理的设置，本发明实施例对其不作具体地限定。

作为可选地，激光光电传感器206和可见光传感器207可以对称分布在同一段光纤的两侧，以节省激光输出头的内部空间，便于实现设备的小型化。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，还可以在传能光纤上集成设置包层光剥模器，该包层光剥模器在激光传输光路上位于激光光电传感器206以及可见光传感器207之前。

由于在激光器的加工过程中，激光作用在加工材料表面产生的可见光和回返激光会分别对可见光传感器207以及激光光电传感器206的监控产生相应的误报警。在本发明实施例中，通过在传能光纤上集成包层光剥模器，并将可见光传感器207和激光光电传感器206设置在所述包层光剥模器的后端，此时被加工材料产生的可见光和回返激光在经过端帽，反向耦合进入到光纤包层后，绝大部分会先被包层剥模器所滤除，从而使得可见光传感器207和激光光电传感器206所接收到的异常信号降低，从而达到对应预设阈值的概率也会降低，则在一定的程度上会减小误报警发生的概率。

基于上述实施例的内容，如图2所示，作为一种可选实施例，激光输出头内部的各运行参数状态还可以包括温度状态。具体地，可以在石英端帽的柱面上设置第一温度传感器204，用于获取石英端帽处的第一温度；并在激光输出头的出水口水冷接头处设置第二温度传感器201，用于获取出水口水冷接头处的第二温度；在第一温度大于第三预设阈值或第二温度大于第四预设阈值时，则向监控单元发送温度异常信号。

具体地，若激光输出头101使用水冷的方式进行降温时，本发明实施例提供的激光传能光缆，可以在激光输出头101内的不同区域增设不同的温度传感器来实现温度异常监控。

具体实现方案可以是：由于石英端帽203位于输出头最前方，石英端帽203及其周边壳体所承受的激光损伤最为直接，故可以在石英端帽203的柱面上设置第一温度传感器204，用于实时监测其温度变化。当激光器正常工作过程中，角度较大的反馈光进入切割头内部，导致激光输出头101内部的石英端帽203的表面温度升高，第一温度传感器204可快速检测实时的第一温度。当第一温度超过设定阈值(第三预设阈值)时，则强制激光器关机。

另外，由于作为水冷方式降温的激光输出头101，用于进行散热的水温，能够直接的反映出激光输出头101内部的正常与否。故本发明实施例将第二温度传感器201设置在水道的水冷接头202处附近。当激光输出头101内部有异常温升或没有冷却水输入时，水道附近的第二温度传感器201可快速响应，输出温度异常信号，以提示整机输出头内部温度异常，避免持续出光造成激光器以及激光输出头的损伤。

作为可选地，可以将由第一温度传感器204和第二温度传感器201所输出的温度异常信号进行区分，如通过第一温度传感器204和第二温度传感器201与监控单元的连接端口的不同进行区别，以根据不同连接端口所接收到的温度异常信号，具体定位造成温度异常的原因和部位。

作为可选地，针对不同功率的激光器的应用，第一温度传感器204也可以选用光电探测器进行替代，如万瓦以下的激光器可以设计为温度传感器，对于万瓦以上的激光器这可以设计为光电探测器，对此本发明实施例均不作限定。

其中，第三预设阈值和第四预设阈值可以根据不同功率的激光器在正常工作状态下石英端帽处的温度和出水口水冷接头处的温度进行合理的设置。

基于上述实施例的内容，如图2所示，激光输出头内部的各运行参数状态还可以包括湿度状态。具体地，可以在激光输出头101的进水口水冷接头209处设置湿度传感器208，用于监测进水口水冷接头209处的湿度；若湿度大于第五预设阈值时，向监控单元发送湿度异常信号。

本发明实施例提供的激光传能光缆，通过在激光输出头101中集成湿度监控功能，实时监测激光输出头101的水密性状态，当湿度传感器208报警时，说明激光输出头101的水密性被破坏，存在漏水风险，此时激光器即收到由监控单元传输的报警信号停止发出激光。

具体地，湿度传感器208可以设置于水冷进水口水冷接头209周围的的机械件上，当湿度传感器208监测到的湿度达到第五预设阈值时，则需要排查输出头内部是否有冷却水泄露故障。

基于上述实施例的内容，如图3所示，作为一种可选实施例，在电路板205上还集成有信号处理单元和联锁控制单元接线点301，所述联锁控制单元接线点301连接联锁控制单元(interlock)，信号处理单元与监控单元通信连接，用于根据监控单元所收集的各运行参数状态控制interlock的导通状态，并根据interlock的导通状态控制激光器的工作状态。

具体地，在本发明实施例中，通过第二温度传感器的接线点302实时读取出水口水冷接头处的温度值，并在其温度值超过第三预设阈值时，第二温度传感器201监控报警。电路板205与输出头内部模块通过固定连接单元303相固接，可以在固定连接单元303的底部设置绝缘层，以避免电路板205和金属元件之间接通导致短路。

可见光传感器接线点304连接可见光传感器207，用于监测输出头内部光纤的烧损异常。在激光器正常出光时，可见光传感器接线点304处无信号，而当内部光纤烧损异常时，在可见光传感器接线点304处可读取可见光信号强度信号，当可见光信号强度信号超过第二设定阈值时，则报警停机。

电路板的供电单元305，主要用于接收外部注入的直流信号，给各个监控单元以及整块电路板供电。第一温度传感器的接线点306用于接收由第一温度传感器204所发送的温度异常信号。

湿度传感器的接线点307，用于接收湿度传感器208监测到的湿度信号。

信号传输单元308主要用于通过传输信号线与激光器内部控制系统连接，以实现将监测信号传输至激光器整机，可实现信号在短时间内准确传输至激光器整机。

进一步地，本发明实施例所提供的电路板上205还集成有激光监控单元309，当激光器正常工作时，激光监控单元309显示各个传感器所传输的读数；当激光器的出光发生故障时，激光监控报警。

进一步地，在本发明实施例中，所有监控均可以结合interlock的相关触点，为激光输出头101基本的安全保护功能单元，只有当interlock功能确定接通时，激光器才能正常出光，避免误操作造成激光器不按要求出光。

本发明实施例提供的激光传能光缆，通过在激光输出头内部的电路板上集成各运行参数状态监控单元，以实时监控在激光器在运行状态下，激光输出头和激光传能光缆工作于高功率激光输出时的应用状态，以实现对于激光传输光缆和激光器整机有效、合理的保护。

基于上述实施例的内容，如图1和图3所示，作为一种可选实施例，激光传能光缆还可以包括封装于铠装管102中的信号传输线104；信号传输线104的外绝缘层采用高温失效材料制成；在电路板上还集成有信号传输单元308，信号传输单元308用于将激光监控单元309所收集各运行参数状态通过信号传输线发送至激光器主控单元。

结合本发明实施例中所述的内容，通过将相关监控均集成在输出头中，属于单点式监控。进一步地，可以在铠装管中集成设置的信号传输线104，并将信号传输线104的信号线外绝缘层采用高温失效材料制成，则属于分布式监控。由于激光输出头101中的各种监控信号均需要通过数据线传输至激光器端，故信号传输线104可以采用多芯绞线构成，其具体芯数由根据实际需求选取(芯数大于等于2均属于多芯线)，多芯绞线和传能光纤共同置于铠装管102内部，从输出头一直延伸到机器内部。每一根绞线的外绝缘层都采用高温失效材料构成，具有失效温度阈值。其工作方式分为以下两种情形：

第一种情形，若传能光纤103在使用中，涂覆层由于老化或者外力的原因，导致受损，包层光会出现少量泄露，被铠装管102或者多芯绞线吸收后，导致铠装管102内部温度升高。当其温度超过材料的失效阈值后，绝缘特性失效，导线之间短路，信号无法传输至激光器的主控单元，激光器则立即报警停机。

第二种情形，若激光输出头101被回返激光破坏进而使得传能光纤103被烧毁，正向传输的纤芯激光泄露，或者在铠装管102在机床上使用时，受外力作用直接断裂，传能光纤103断裂时，均会导致正向激光泄露，多芯绞线瞬间被泄露的激光熔断，信号无法传输到激光器的主控单元，激光器则立即报警停机。

本发明实施例提供的激光传能光缆，通过采用外绝缘层为高温失效材料制成的信号传输线，以对激光传能光缆进行分布式监控，在激光传能光缆的任一处出现故障时，会使得其传输的信号不能被送达至激光器的主控单元，从而实现对激光器的报警停机控制，能够有效的实现对于激光传输光缆和激光器整机的有效、合理保护。

其中，由于信号传输线会因为高温出现短路或者断路，从而使得激光器主控单元将其判定为异常停机，故本发明实施例在传输线的外绝缘层设置高温失效材料，以对信号传输线进行隔热保护。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，电路板205上还集成有供电单元305，供电单元305主要用于通过信号传输线104与激光器主控单元连接，以为电路板供电。

具体地，在本发明实施例提供的激光传能光缆中，通过在路板205上增设供电单元305，以实现对每个传感器的电源供应控制。其中，信号传输线104可以是多芯绞线，通过其内部集成多芯线缆方案，一方面用于给激光输出头内部的激光监控单元309供电；另一方面。还用于传输输出头内部的监测到的信号。

基于上述实施例的内容，如图4所示，作为一种可选实施例，上述激光传能光缆的接口为触点式QB接口401、铜环式QB接口402或QD接口403。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种激光传能光缆，包括传能光纤和激光输出头，所述传能光纤封装于铠装管中，其特征在于：

在所述激光输出头内部设置有电路板，所述电路板上集成有监控单元；所述监控单元用于在激光器工作时，实时收集所述激光输出头内部的各运行参数状态，并将所述各运行参数状态反馈给激光器，以控制所述激光器的运行状态。

2.根据权利要求1所述的激光传能光缆，其特征在于，所述激光输出头内部的各运行参数状态包括回返光信号强度状态；

所述传能光纤包括纤芯、包层和涂覆层，在所述传能光纤末端熔接有石英端帽，所述石英端帽和部分所述传能光纤封装于所述激光输出头内部；

在位于所述激光输出头内部的部分传能光纤的不带涂覆层的裸光纤处和/或所述部分传能光纤带涂覆层的光纤表面设置有激光光电传感器；

所述激光光电传感器用于监测所述传能光纤中传输的回返光信号强度；

在所述回返光信号强度大于第一预设阈值时，向所述监控单元发送回返光信号强度异常信号。

3.根据权利要求2所述的激光传能光缆，其特征在于，所述激光输出头内部的各运行参数状态包括可见光信号强度状态；

在所述激光输出头的内部还设置有可见光传感器；

所述可见光传感器用于监测所述激光输出头内部的可见光信号强度；

在所述可见光信号强度大于第二预设阈值时，向所述监控单元发送可见光信号强度异常信号。

4.根据权利要求3所述的激光传能光缆，其特征在于，在所述传能光纤上集成有包层光剥模器，所述包层光剥模器在激光传输光路上位于所述激光光电传感器和所述可见光传感器之前。

5.根据权利要求2所述的激光传能光缆，其特征在于，所述激光输出头内部的各运行参数状态包括温度状态；

在所述石英端帽的柱面上设置有第一温度传感器，用于获取所述石英端帽处的第一温度；

在所述激光输出头的出水口水冷接头处设置有第二温度传感器，用于获取所述出水口水冷接头处的第二温度；

在所述第一温度大于第三预设阈值或所述第二温度大于第四预设阈值时，向所述监控单元发送温度异常信号。

6.根据权利要求1所述的激光传能光缆，其特征在于，所述激光输出头内部的各运行参数状态包括湿度状态；

在所述激光输出头的进水口水冷接头处设置有湿度传感器，用于监测所述进水口水冷接头处的湿度；

若所述湿度大于第五预设阈值时，向所述监控单元发送湿度异常信号。

7.根据权利要求1所述的激光传能光缆，其特征在于，在所述电路板上还集成有信号处理单元和联锁控制单元，所述信号处理单元与所述监控单元通信连接，用于根据所述监控单元所收集的所述各运行参数状态控制所述联锁控制单元的导通状态，并根据所述导通状态控制激光器的工作状态。

8.根据权利要求1所述的激光传能光缆，其特征在于，所述激光传能光缆还包括封装于所述铠装管中的信号传输线；所述信号传输线的外绝缘层采用高温失效材料制成；

在所述电路板上还集成有信号传输单元，所述信号传输单元用于将所述监控单元所收集所述各运行参数状态通过所述信号传输线发送至激光器主控单元。

9.根据权利要求8所述的激光传能光缆，其特征在于，所述电路板上还集成有供电单元，所述供电单元用于通过所述信号传输线与所述激光器主控单元连接，以为所述电路板供电。

10.根据权利要求1所述的激光传能光缆，其特征在于，所述激光传能光缆的接口为触点式QB接口、铜环式QB接口或QD接口。

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