CN114779411B - 一种激光传输光缆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光传输光缆，适用于传输超快激光，包括：在激光传输的光路上依次布设有耦合模块、激光输入头、插芯和激光输出头；所述激光输入头与所述耦合模块输出端的母口连接口密封连接；空芯光纤固设于由所述激光输入头、所述插芯和所述激光输入头所构建的真空空间内。本发明提供的激光传输光缆，采用空芯光纤并通过结构上的改进，以确保空芯光纤内部以及空芯光纤与插芯之间所形成的空间均为真空状态，用于进行超快激光的柔性传输，大大地减弱激光传输的过程中因空气所造成的非线性效应，减小激光传输过程中的损失以及由色散造成脉宽展宽的影响，且能有效地提高设备的使用寿命，同时可以实现准直光和发散光的选择性输出。

Description

一种激光传输光缆
技术领域
本发明涉及激光器相关的技术领域，尤其涉及一种适用于传输超快激光的激光传输光缆。
背景技术
在目前，光纤激光器作为工业加工中的一大利器，已经在工业领域得到广泛应用，其优势在于实现了高功率激光柔性输出，可以实现复杂工件的切割，焊接，熔覆等，无需复杂的光路系统，具有更高的稳定性和易操作性。而超快激光作为激光加工领域的新星，具有低的热效应，加工精度高，非常适用于脆性材料、半导体材料以及有着高要求的材料加工。
但是对于超快激光，尤其是飞秒激光，受环境影响、光学元件的损伤阈值、非线性效应等因素，目前仍然只能通过空间光传输，这也限制了被加工板材的大小以及曲面复杂度。同时，由于需要采用空间光传输所引入的大量光学组件也是光束退化的潜在来源。
由于飞秒激光在以二氧化硅为主体构成的介质中传输时，会产生严重的非线性效应，而非线性效应是限制超快激光性能的一大重要因素，不仅会造成功率损失也会造成单色性减弱。同时传输的长度越长，则传输模场越小，非线性效应也越高，并且由于二氧化硅的零色散波长在1300nm附近且固定，若输出激光波长不在该波长上，则会产生强烈色散造成脉宽展宽，进而使得超快激光的性能降低。同时超快激光具有较大的单脉冲能量，接近或超过光纤石英材料的损伤阈值，在传统光纤中传输，极容易造成光纤损伤。
发明内容
本发明提供一种激光传输光缆，用以解决现有技术中采用传统的采用二氧化硅为主体构成光纤中传输所存在的缺陷，能有效地实现超快激光的柔性传输。
第一方面，本发明提供一种激光传输光缆，适用于传输超快激光，主要包括：在激光传输的光路上依次布设有耦合模块、激光输入头、插芯和激光输出头；所述激光输入头与所述耦合模块输出端的母口连接口密封连接；
空芯光纤固设于由所述激光输入头、所述插芯和所述激光输入头所构建的真空空间内。
根据本发明提供的一种的激光传输光缆，所述耦合模块包括壳体，设置于壳体内部并沿光路依次布设的第一保护窗盖、聚焦模块和母口连接口；
在所述壳体上设置有可开关的第一气孔；
所述第一保护窗盖用于实现所述耦合模块在激光入射端的密封。
根据本发明提供的一种的激光传输光缆，在所述耦合模块的壳体内部还设置有准直模块、准直反光镜和聚焦反光镜；
激光光束通过所述第一保护窗盖进入至所述准直模块，并经所述准直模块进入所述准直反光镜；
经所述准直反光镜和所述聚焦反光镜调整出射方向后进入至所述聚焦模块；
由所述聚焦模块耦合聚焦后的激光光束进入至所述空芯光纤的输入端；
所述准直反光镜和所述聚焦反光镜的角度均可调。
根据本发明提供的一种的激光传输光缆，位于所述激光输入头的激光入射端设置有锥台型的公口连接口，在所述母口连接口的激光出射端开设有与所述公口连接口自定心配合的锥台型孔洞。
根据本发明提供的一种的激光传输光缆，还包括设置在所述插芯内部的柱状结构的光纤限位器，设置在所述插芯出口处的并与所述插芯相连接的光纤固定接头；
在所述光纤固定接头与所述插芯之间设置有第一O型圈；
所述光纤限位器的外径等于所述插芯的内径；
所述空芯光纤贯穿所述光纤限位器和所述光纤固定接头，并被所述光纤限位器和所述光纤固定接头所固定；
所述光纤限位器沿所述激光传输方向开设有贯穿孔。
根据本发明提供的一种的激光传输光缆，在所述光纤限位器上开设有限位槽，在所述插芯的外壁上开设有贯穿的限位顶丝孔；
利用限位顶丝穿过所述限位顶丝孔与所述限位槽相配合，实现将所述光纤限位器固定于所述插芯内的预设位置。
根据本发明提供的一种的激光传输光缆，在所述光纤限位器上开设有点胶槽，所述点胶槽的深度等于所述光纤限位器的半径。
根据本发明提供的一种的激光传输光缆，所述耦合模块还包括第二保护窗盖；
所述第一保护窗盖、所述壳体和所述第二保护窗盖，共同实现所述耦合模块的内部密封。
根据本发明提供的一种的激光传输光缆，位于所述公口连接口的激光入射端还设置有第三保护窗盖；
所述第三保护窗盖包括在激光传输的光路上依次布设的压盖、窗片、第二O型圈和窗盖主体；
所述窗盖主体与所述公口连接口的激光入射端一体成型，或通过第三O型圈与公口连接口的激光入射端连接；
激光光束通过于所述压盖的激光入射端所开设的通孔后，穿过所述窗片进入至位于所述窗盖主体内的空芯光纤的输入端。
根据本发明提供的一种的激光传输光缆，所述窗盖主体为第一窗盖主体或第二窗盖主体；所述第一窗盖主体的长度比所述第二窗盖主体的长度长5至15毫米。
根据本发明提供的一种的激光传输光缆，在所述激光输出头需要准直输出的情况下，所述激光输出头设置有保护窗盖，所述保护窗盖包括透镜和可压缩垫圈。
根据本发明提供的一种的激光传输光缆，在所述激光输入头的外壁上开设有贯穿的可开关的第二气孔和第三气孔；在所述激光输出头的外壁上开设有贯穿的可开关的第四气孔和第五气孔；
抽气泵通过单向阀与所述第二气孔、第三气孔、第四气孔和第五气孔中的至少一个相连接；
所述单向阀为所述抽气泵抽气时导通、停止抽气时截止。
本发明提供的激光传输光缆，采用空芯光纤并通过结构上的改进，以确保空芯光纤内部以及空芯光纤与插芯之间所形成的空间均为真空状态，用于进行超快激光的柔性传输，大大地减弱激光传输的过程中因空气所造成的非线性效应，减小激光传输过程中的损失以及由色散造成脉宽展宽的影响，且能有效地提高设备的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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是本发明提供的激光传输光缆的整体结构示意图；
图2是本发明提供的耦合模块内部的光路示意图；
图3是本发明提供的激光输入头与公口连接口的装配示意图；
图4是本发明提供的一种激光输入头的内部结构示意图；
图5是本发明提供的第三保护窗盖的结构示意图；
图6是本发明提供的第一窗盖主体和第二窗盖主体的对比示意图；
图7是本发明提供的第三保护窗盖的组装示意图；
图8是本发明提供的激光输出头的结构示意图；
图9是本发明提供的激光输入头的整体结构示意图；
图10是本发明提供的用于配合激光传输光缆的定压槽及外锥套壳体；
图11是本发明提供的母口连接口的整体结构示意图；
图12是本发明提供的装配完成的激光传输光缆的剖视图；
图13是本发明提供的装配完成的激光传输光缆的外观图。
其中，附图标记为：
101：外壳； 102：第一气孔； 103：母口连接口；
104：第二气孔； 105：空芯光纤； 106：第四气孔；
107：激光输出头； 108：超快激光器； 109：第一保护窗盖；
110：准直模块； 111：聚焦模块； 112：第二保护窗盖；
113：激光输入头； 114：第三气孔； 115：气压表；
116：单向阀； 117：抽气泵； 118：第五气孔；
202：母口配合面； 203：公口连接口； 302：准直反光镜；
303：聚焦反光镜； 306：激光光束； 401：光纤限位器；
402：插芯； 403：光纤固定接头； 404：第一O型圈；
406：点胶槽； 407：贯穿孔； 408：限位顶丝孔；
409：限位槽； 501：压盖； 502：窗片；
503：第二O型圈； 504：第一窗盖主体； 601：第三保护窗盖；
602：第三O型圈； 703：顶压槽； 704：气管连接头；
801：定位锥套； 802：弹珠； 804：伸缩环；
505：第二窗盖主体； 506：透镜； 507；可压缩垫圈。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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做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。
需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，本申请中的“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在工业上，激光按出光时间，可分为连续波、准连续、短脉冲、超短脉冲等类型，超快激光，是指输出激光的脉冲宽度(就是激光发射的时间长短)在皮秒级别，或小于皮秒级别(飞秒级别)，具有极高的功率密度和峰值功率的脉冲激光。
因超快激光相教育传统的激光来说所具有的特性，决定了采用传统的二氧化硅光纤进行传输具有功率损失、单色性减弱、因色散造成脉宽展宽、对光纤本身的损伤大等不足。有鉴于此，本发明提供了一种新的激光传输光缆。
下面结合图1-图9描述本发明实施例所提供的适用于传输超快激光的激光传输光缆的实际结构。
图1是本发明提供的激光传输光缆的整体结构示意图，如图1所示，主要包括：
在激光传输的光路上依次布设有耦合模块、激光输入头113、插芯和激光输出头107；所述激光输入头113与所述耦合模块输出端的母口连接口103密封连接；
空芯光纤105固设于由所述激光输入头113、所述插芯和所述激光输入头113所构建的真空空间内。
需要强调的是，本发明所提供的激光传输光缆，可用于传输超快激光，超快激光可以涵盖皮秒、飞秒以及倍频后的绿光、紫外和极紫外。此外，本发明所提供的激光传输光缆，也可以运用于频谱转换系统、超连续谱系统、预啁啾放大系统等，因此，可以认为本发明并不对所提供的激光传输光缆的具体使用领域作具体的限定。但为了简化描述，后续实施例均以将本发明所提供的激光传输光缆用于传输超快激光为例进行说明。
本发明所提供的激光传输光缆，与现有的光缆的一个主要区别在于采用空芯光纤105实现激光的传输，该空芯光纤105与常规光纤利用纤芯和包层的折射率差以限制激光在光纤中传输的原理不同，本发明所采用的空芯光纤105是利用带隙或者反谐振效应限制激光在中空的纤芯中传输。
另外，考虑到反谐振光纤纤芯较小，进而传输模场较小，结合超快激光的高峰值功率，使其在空芯光纤中传输时，会具有很高的功率密度。因此，在超快激光在空芯光纤105中传输时，即使空气具有较小的非线性系数，也会造成非线性效应。故本发明通过对机构上的整体改进，以保持空芯光纤的内部以及外部均处于真空状态。
结合图1所示，本发明提供的激光传输光缆，可以实现将超快激光器(108)所发射出的超快激光通过耦合模块耦合至空芯光纤105中，再由空芯光纤105的激光输出头107输出至各应用端。
其中，空芯光纤105的激光输入端设置有激光输入头113，以通过激光输入头113实现与耦合模块的输出端的母口连接口103之间的密封连接。
需要说明的是，在运用本发明所提供的激光传输光缆进行激光传输时，首先，可以通过现有的工艺手段，对空芯光纤105的内部进行抽真空处理；同时还对由激光输入头113、所述插芯和激光输入头113所构建的空间进行抽真空处理，以确保空芯光纤105中传输的激光处于真空状态下，以避免因空气所造成的非线性效应的发生。
本发明提供的激光传输光缆，采用空芯光纤并通过结构上的改进，以确保空芯光纤内部以及空芯光纤与插芯之间所形成的空间均为真空状态，用于进行超快激光的柔性传输，大大地减弱激光传输的过程中因空气所造成的非线性效应，减小激光传输过程中的损失以及由色散造成脉宽展宽的影响，且能有效地提高设备的使用寿命。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述耦合模块包括壳体101，设置于壳体101内部并沿光路依次布设的第一保护窗盖109、聚焦模块111和母口连接口103；
在所述壳体101上设置有可开关的第一气孔102；
所述第一保护窗盖109用于实现所述耦合模块在激光入射端的密封。
结合图1所示，第一气孔102可以是由一个进气孔和一个排气口构成，用于连接抽气泵以抽取壳体101内的空气。
在实际工作的过程中，超快激光器108输出的超快激光通过耦合模块的第一保护窗盖109进入。第一保护窗盖109中至少包含有窗片和密封结构(如密封橡胶条)，窗片的两面镀有与超快激光的波长相对应的增透膜，其作用是保证密封性的同时保证激光的高透射率。
第一保护窗盖109的实际结构可以是在壳体101面向超快激光器的以免开设窗口后，在该窗口上装设窗片。其中，窗片与壳体101相接触的地方采用橡胶密封条，或者通过涂胶的方式将窗片密封粘贴在开设窗口处。
超快激光经第一保护窗盖109增透后进入至耦合模块内部。激光器输出的激光既可以是发散光也可以是准直光，若为准直光，则仅仅需要在壳体101内部沿超快激光的光路上布设聚焦模块111，以对射入的超快激光进行聚焦，使其的聚焦点位于空芯光纤105的空心纤芯中，通过空芯光纤传输一定距离后，超快激光从激光输出头107输出至应用端。
需要说明的是，本发明的耦合模块可以是一个独立的、可拆卸的结构单元，是通过将其母口连接口103与位于空芯光纤105的激光输入端的激光输出头107相连接，采用这一可拆卸结构，便于根据输入的超快激光的类型，更换不同的耦合模块。
另外，在母口连接口103与激光输出头107之间的连接方式可以采用螺纹连接、卡扣连接等多种的连接方式，对此本发明不作具体限定，但需要确保的是，两者之间建立连接后，处于不透气的密封状态。这样，单就耦合模块而言，在第一保护窗盖109实现所述耦合模块在激光入射端的密封的基础上，能实现耦合模块在激光出射端仅与激光输出头107相连通，但相对于外界则是处于密封状态。
作为另一可选实施例，在所述耦合模块的壳体101内部还设置有准直模块110、准直反光镜302和聚焦反光镜303；
激光光束通过所述第一保护窗盖109进入至所述准直模块110，并经所述准直模块110进入所述准直反光镜；
经所述准直反光镜和所述聚焦反光镜调整出射方向后进入至所述聚焦模块111；
由所述聚焦模块111耦合聚焦后的激光光束进入至所述空芯光纤105的输入端；
所述准直反光镜和所述聚焦反光镜的角度均可调。
图2是本发明提供的耦合模块内部的光路示意图，如图2所示，若经第一保护窗盖109增透后进入至耦合模块内部的超快激光为发散光，则可以通过在耦合模块的壳体101内部增设一组准直模块110。
上述准直模块110具有调节准直距离的功能，在激光光路上，设置在聚焦模块111之前。发散的超速激光经过准直模块110后生成的准直光经过聚焦模块111聚焦后，使其的聚焦点位于空芯光纤105的空心纤芯中。
一般来说可以仅仅通过耦合模块中的准直模块110以及聚焦模块111就能够实现将超快激光光束向空芯光纤105的耦合，但在实际情况中，这对于整个激光系统的公差要求非常高，同时后期不可调整。
考虑到这一不足，本发明通过在耦合模块的内部再增设一组准直反光镜302和一组聚焦反光镜303，这样准直模块110和聚焦模块111可以在图3所示的激光入射方向以及激光出射方向上移动，来确保准直聚焦距离。在移动准直模块110和聚焦模块111的同时，可以借助对准直反光镜302和聚焦反光镜303的角度调整，以实现对整个快速激光光束306方向的三维可调，以实现高效率光束耦合。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，位于所述激光输入头的激光入射端设置有锥台型的公口连接口，在所述母口连接口的激光出射端开设有与所述公口连接口自定心配合的锥台型孔洞。
图3是本发明提供的激光输入头与公口连接口的装配示意图，如图3所示，为了保证超快激光传输的一致性和稳定性，本发明所提供的激光传输光缆，在母口连接口103与公口连接口203的形状做出改进，通过将位于空芯光纤105的激光入射端的公口连接口203的形状设计为锥台型，并同时将位于耦合模块的激光出射端的母口连接口103设计为包含一个锥台型凹槽，在装配时，母口连接口103与公口连接口203实现自定心配合。
其中，所述自定心配合是指两者连接后的轴线为空芯光纤105所在的位置，能够实现两者连接的反复拔插后光缆的稳定性不变，即保证入射光的方向性和位置的一致性。
需要说明的是，对于母口连接口103与公口连接口203贴合的母口配合面202，可以作密封处理，本发明不对密封处理的具体实施手段作具体的限定。
图4是本发明提供的一种激光输入头的内部结构示意图，如图4所示，本发明提供的激光传输光缆，还包括：设置在所述插芯402内部的柱状结构的光纤限位器401，设置在所述插芯402出口处的并与所述插芯402相连接的光纤固定接头403；
在所述光纤固定接头403与所述插芯402之间设置有第一O型圈；
所述光纤限位器401的外径等于所述插芯402的内径；
所述空芯光纤105贯穿所述光纤限位器401和所述光纤固定接头403，并被所述光纤限位器401和所述光纤固定接头403所固定；
所述光纤限位器401沿所述激光传输方向开设有贯穿孔407。
作为一种可选实施例，在所述光纤限位器401上开设有限位槽409，在所述插芯402的外壁上开设有贯穿的限位顶丝孔408；
利用限位顶丝穿过所述限位顶丝孔408与所述限位槽409相配合，实现将所述光纤限位器401固定于所述插芯402内的预设位置。
进一步地，在所述光纤限位器401上开设有点胶槽406，所述点胶槽406的深度等于所述光纤限位器401的半径。
为了保证激光传输光缆在真空状态下的密封性，在本发明中对光缆的结构和制作过程进行改进：
将激光传输光缆中的插芯主体结构设置成具体由光纤限位器401、插芯402、光纤固定接头403等三个主要部分构成。其中，光纤限位器401可以在插芯402内滑动；光纤固定接头403与插芯402之间通过螺纹、顶丝或胶水实现硬连接，并通过第一O型圈404保证该连接处的密封性。
其制作过程是：首先，在光纤固定接头403位于空芯光纤105的一端套设第一O型圈404后，再将其与插芯402进行固定。
然后，将空芯光纤105穿入过光纤固定接头403以及插芯402后，并套入光纤限位器401；对空芯光纤105端面进行切割后，粗调其与光纤限位器401的位置后通过点胶槽406完成空芯光纤105和光纤限位器401之间的固定。
将空芯光纤105和光纤限位器401一起推入插芯402中。
进一步地，从空芯光纤105的激光射入端注入低功率参考光，通过上述参考光再结合透镜和CCD相机，精调空芯光纤105端面与插芯402之间的相对位置。当确定出位置后，通过顶丝穿过限位顶丝孔408压入至限位槽409，实现对光纤限位器401的固定。
最后，通过对点胶槽406进行点胶，实现空芯光纤105的密封和固定。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述耦合模块还包括第二保护窗盖112；
所述第一保护窗盖109、所述壳体101和所述第二保护窗盖112，共同实现所述耦合模块的内部密封。
如图1所示，为了进一步确保耦合模块的密封环境，本发明通过在耦合模块的激光输出端增设一组第二保护窗盖112，其具体结构与第一保护窗盖109相似，在此不作赘述。
在增加第二保护窗盖112之后，由第一保护窗盖109、壳体101和第二保护窗盖112则可以构成一个完整的密封结构，在利用抽气泵通过第一气孔102完成对壳体101内部的抽真空处理后，整个耦合模块的内部则可以处于真空状态。
图5是本发明提供的第三保护窗盖的结构示意图，图6是本发明提供的第一窗盖主体和第二窗盖主体的对比示意图，图7是本发明提供的第三保护窗盖的组装示意图，如图5和图7所示，位于所述公口连接口203的激光入射端还设置有第三保护窗盖601；
所述第三保护窗盖601包括在激光传输的光路上依次布设的压盖501、窗片502、第二O型圈503和窗盖主体504；
所述窗盖主体504与所述公口连接口203的激光入射端一体成型，或通过第三O型圈602与公口连接口203的激光入射端连接；
激光光束306通过于所述压盖501的激光入射端所开设的通孔后，穿过所述窗片502进入至位于所述窗盖主体504内的空芯光纤105的输入端。
如图6所示，所述窗盖主体为第一窗盖主体(504)或第二窗盖主体(505)；所述第一窗盖主体(504)的长度比所述第二窗盖主体(505)的长度长5至15毫米。
如图5所示，为了确保激光输入头113的密封性，本发明通过在其公口连接口203的激光入射端增设第三保护窗盖601。
通过利用第三保护窗盖601的压盖501将其窗片502和第二O型圈503压在窗盖主体504上，则能够实现激光输入头113在激光入射端的密封性。其中，压盖501和窗盖主体504之间既可以通过螺纹连接也可以采用一体成型或者其它的连接方式，对此本发明不作具体的限定。
另外，可以通过设计、调整窗盖主体504的长度，以调整保证窗片502与空芯光纤105的端面处于合适距离，从而降低照射在窗片502上超快激光的能力密度，避免在超快激光耦合输入和输出时，对窗片502的破坏。
如图6所示，第二窗盖主体505的长度长于第一窗盖主体504的长度。通过增加窗盖主体504的长度，可以控制照射到窗片表面光斑的大小，从而降低功率密度。在窗盖主体为第二窗盖主体505的情况下，可以在妥协尺寸和紧凑度的前提下，使其适用于更高功率的超快激光输出。
如图7所示，第三保护窗盖601的一种安装方法可以是：
首先，在插芯402上套上第三O型圈602；
然后，通过螺纹配合将第三保护窗盖601和激光输入头113的插芯402实现密封固定。
图8是本发明提供的激光输出头的结构示意图。基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例并结合图8所示，在激光输出头(107)需要准直输出的情况下，激光输出头(107)设置有保护窗盖，保护窗盖包括透镜(506)和可压缩垫圈(507)。
激光输出头(107)保护窗盖中的透镜(506)，透镜(506)的焦点可以与超快传输光缆的虚拟出光点设计上重合，进而在组装过程中，通过压盖501与可压缩垫圈507之间的配合，可以精确调整透镜位置，最终使得输出光为准直光。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例并结合图1所示，在所述激光输入头113的外壁上开设有贯穿的可开关的第二气孔104和第三气孔114；在所述激光输出头107的外壁上开设有贯穿的可开关的第四气孔106和第五气孔118；抽气泵117通过单向阀116与所述第二气孔104、第三气孔114、第四气孔106和第五气孔118中的至少一个相连接；所述单向阀为所述抽气泵抽气时导通、停止抽气时截止。
本发明提供的激光传输光缆，在激光输入头113和激光输出头107上分别设置了两个气孔，并在每个气孔上设置了可开关的接口。其中一个气孔用于抽气，另一接口在必要时可以往里注入预设的气体。
在实际运行的过程中，抽气可以只从其中的任意一个接口抽气(其它接口关闭)，也可以同时从激光输入头113和激光输出头107上的任意一个接口抽气(另外两个接口关闭)。
可选地，本发明可以在抽气泵所在的气路上增设气压表115，用于实时显示激光传输光缆中的内部气压。
另外，在上述气路中还设置有单向阀，用于保证停止抽气时，激光传输光缆内部持续处于真空状态。
需要指出的是，本发明通过在光纤限位器401上加工出沿所述激光传输方向的贯穿孔407，从而能够保证空芯光纤105与插芯402之间的连通，当通过第二气孔104或者第三气孔114对插芯402内抽气时，保证空芯光纤405和插芯402内之间的处于相同的真空状态。
作为一种可选实施例，为应对某些特殊场景的应用中，需要对超快激光的波长及频率进行控制，在通过第三气孔114和第五气孔118对激光传输光缆内部进行抽真空处理之后，还可以通过第二气孔104和第四气孔106同时往激光传输光缆内部注入预设的气体，以达到控制传输介质的色散及非线性特性的目的。
图9是本发明提供的激光输入头的整体结构示意图，如图9所示，在其第二气孔104和第三气孔114上分别设置了气管连接头704，整个激光输入头113在激光光路上，包括第三保护窗盖601、公口连接口203和顶压槽703。
图10是本发明提供的用于配合激光传输光缆的定压槽及外锥套壳体。如图10所示，通过改变接口形式，可以使得本发明提供的激光传输光缆适用于不同的接口。图10中展示了采用通用QBH接口的超快光缆外锥套壳体。
图11是本发明提供的母口连接口的整体结构示意图，如图11所示，主要包括定位锥套801和伸缩环804，伸缩环804的一个端面设置有锥面，在定位锥套801端部径向均布有多个弹珠安装孔，并在每个所述弹珠安装孔内设置有弹珠802。
图12是本发明提供的装配完成的激光传输光缆的剖视图，在进行激光输入头113与耦合模块母口连接口103的连接时，在确保所述激光输入头部分113与母口连接口103同轴且紧密接触的情况下，受压缩弹簧的作用，上述锥面压迫所有弹珠802对顶压槽703施加垂直于径向的压力，从而保证激光输入头部分113与母口连接口103之间的锥面自定位配合，并实现自锁，其最终的锁定方式如图12所示。
图13是本发明提供的装配完成的激光传输光缆的外观图。
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 (9)

1.一种激光传输光缆，适用于传输超快激光，其特征在于，包括：
在激光传输的光路上依次布设有耦合模块、激光输入头(113)、插芯(402)和激光输出头(107)；所述激光输入头(113)与所述耦合模块输出端的母口连接口(103)密封连接；
空芯光纤(105)固设于由所述激光输入头(113)、所述插芯(402)和所述激光输出头(107)所构建的真空空间内；
所述耦合模块包括壳体(101)，设置于壳体(101)内部并沿光路依次布设的第一保护窗盖(109)、聚焦模块(111)和母口连接口(103)；
在所述壳体(101)上设置有可开关的第一气孔(102)；
所述第一保护窗盖(109)用于实现所述耦合模块在激光入射端的密封；
在所述耦合模块的壳体(101)内部还设置有准直模块(110)、准直反光镜(302)和聚焦反光镜(303)；
激光光束(306)通过所述第一保护窗盖(109)进入至所述准直模块(110)，并经所述准直模块(110)进入所述准直反光镜(302)；
经所述准直反光镜(302)和所述聚焦反光镜(303)调整出射方向后进入至所述聚焦模块(111)；
由所述聚焦模块(111)耦合聚焦后的激光光束进入至所述空芯光纤(105)的输入端；
所述准直反光镜(302)和所述聚焦反光镜(303)的角度均可调；
设置在所述插芯(402)内部的柱状结构的光纤限位器(401)，设置在所述插芯(402)出口处的并与所述插芯(402)相连接的光纤固定接头(403)；
在所述光纤固定接头(403)与所述插芯(402)之间设置有第一O型圈(404)；
所述光纤限位器(401)的外径等于所述插芯(402)的内径；
所述空芯光纤(105)贯穿所述光纤限位器(401)和所述光纤固定接头(403)，并被所述光纤限位器(401)和所述光纤固定接头(403)所固定；
所述光纤限位器(401)沿所述激光传输方向开设有贯穿孔(407)。
2.根据权利要求1所述的激光传输光缆，其特征在于，位于所述激光输入头(113)的激光入射端设置有锥台型的公口连接口(203)，在所述母口连接口(103)的激光出射端开设有与所述公口连接口(203)自定心配合的锥台型孔洞。
3.根据权利要求1所述的激光传输光缆，其特征在于，在所述光纤限位器(401)上开设有限位槽(409)，在所述插芯(402)的外壁上开设有贯穿的限位顶丝孔(408)；
利用限位顶丝穿过所述限位顶丝孔(408)与所述限位槽(409)相配合，实现将所述光纤限位器(401)固定于所述插芯(402)内的预设位置。
4.根据权利要求1所述的激光传输光缆，其特征在于，在所述光纤限位器(401)上开设有点胶槽(406)，所述点胶槽(406)的深度等于所述光纤限位器(401)的半径。
5.根据权利要求1所述的激光传输光缆，其特征在于，所述耦合模块还包括第二保护窗盖(112)；
所述第一保护窗盖(109)、所述壳体(101)和所述第二保护窗盖(112)，共同实现所述耦合模块的内部密封。
6.根据权利要求2所述的激光传输光缆，其特征在于，位于所述公口连接口(203)的激光入射端还设置有第三保护窗盖(601)；
所述第三保护窗盖(601)包括在激光传输的光路上依次布设的压盖(501)、窗片(502)、第二O型圈(503)和窗盖主体；
所述窗盖主体与所述公口连接口(203)的激光入射端一体成型，或通过第三O型圈(602)与公口连接口(203)的激光入射端连接；
激光光束(306)通过于所述压盖(501)的激光入射端所开设的通孔后，穿过所述窗片(502)进入至位于所述窗盖主体内的空芯光纤(105)的输入端。
7.根据权利要求6所述的激光传输光缆，其特征在于，所述窗盖主体为第一窗盖主体(504)或第二窗盖主体(505)；所述第一窗盖主体(504)的长度比所述第二窗盖主体(505)的长度长5至15毫米。
8.根据权利要求6所述的激光传输光缆，其特征在于，在所述激光输出头(107)需要准直输出的情况下，所述激光输出头(107)设置有保护窗盖，所述保护窗盖包括透镜(506)和可压缩垫圈(507)。
9.根据权利要求1至8任一所述的激光传输光缆，其特征在于，在所述激光输入头(113)的外壁上开设有贯穿的可开关的第二气孔(104)和第三气孔(114)；在所述激光输出头(107)的外壁上开设有贯穿的可开关的第四气孔(106)和第五气孔(118)；
抽气泵(117)通过单向阀(116)与所述第二气孔(104)、第三气孔(114)、第四气孔(106)和第五气孔(118)中的至少一个相连接；
所述单向阀为所述抽气泵抽气时导通、停止抽气时截止。
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