CN117055238A - 一种可调焦高功率激光准直系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可调焦高功率激光准直系统，所述激光准直系统包括光纤接头标准转接件、密封支架、过渡支架、移动筒、固定支架、螺纹调节圈、准直支架和准直透镜；所述光纤接头标准转接件接入所述密封支架，所述密封支架与所述过渡支架配合并固定在一起，整体和所述移动筒同轴配合；所述准直透镜安装在所述准直支架上，并整体固定在所述固定支架上；所述螺纹调节圈和准直支架通过螺纹配合安装；所述固定支架与准直支架为螺纹配合连接，且具两者具备旋转限位作用，旋转螺纹调节圈控制准直支架直线移动以实现准直透镜到光纤位置连续可调。与现有技术相比，本发明具有可实现焦距自由调节的优点。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其是涉及一种可调焦高功率激光准直系统。
背景技术
自第一台红宝石激光器诞生以来，激光技术发展迅速。大功率光纤激光器具有功率密度高、方向性好、光束质量好等优点，近年来发展迅速，在军事、通信、医疗等领域有广泛的应用。由于光纤激光器发射的光束具有一定的发散角，经过一定距离传播后激光能量密度会衰减、光斑面积变大，因此在实际应用中需要对光束进行准直，以保证激光在能量、光斑形貌等参数满足需求。
目前市面上常用的激光透镜系统主要通过光学设计多透镜组合或非球面镜组合，实现激光的准直，例如中国发明专利申请CN107991788A公开了一种通过三透镜组合的结构，中国实用新型专利CN209281092U公开了一种四个透镜准直结构。但这类准直透镜系统具有以下缺点，一是无法调焦，二是在高功率使用下，由于热效应导致的透镜形变产生的像差，会严重影响激光准直效果，导致仪器功能大大降低，甚至会损坏镜片，使得设备无法工作。
因而，亟需设计一种可实现焦距自由调节的激光准直系统，且可解决高功率带来的热效应问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种可调焦高功率激光准直系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明给出了一种可调焦高功率激光准直系统，所述激光准直系统包括光纤接头标准转接件、密封支架、过渡支架、移动筒、固定支架、螺纹调节圈、准直支架和准直透镜；
所述光纤接头标准转接件接入所述密封支架，所述密封支架与所述过渡支架配合并固定在一起，整体和所述移动筒同轴配合；所述准直透镜安装在所述准直支架上，并整体固定在所述固定支架上；所述螺纹调节圈和准直支架通过螺纹配合安装；所述固定支架与准直支架为螺纹配合连接，且具两者具备旋转限位作用，旋转螺纹调节圈控制准直支架直线移动以实现准直透镜到光纤位置连续可调；
高功率激光器通过光纤接头标准转接件接入所述激光准直系统，并通过准直透镜输出。
优选地，所述密封支架与过渡支架通过螺栓固定在一起。
优选地，所述的准直透镜安装在准直支架上，通过设有的固定压圈和垫圈压紧透镜。
优选地，所述固定支架和准直支架内安装有用于防止螺纹调节圈在旋转调节焦距时卡死的滑垫。
优选地，所述滑垫材质为聚四氟乙烯。
优选地，所述激光准直系统还包括水冷模块。
优选地，所水冷模块通过准直支架水冷接头，将冷却水接入准直支架中设有的冷却水道以冷却准直透镜。
优选地，所述水冷模块通过移动筒水冷接头，将冷却水接入移动筒中设有的冷却水道以冷却移动筒。
优选地，所述水冷模块通过密封支架水冷接头，将冷却水接入密封支架中设有的冷却水道以进行水冷。
优选地，水冷接头包括水冷接头输入端和水冷接头输出端，外部水冷系统输出的冷却水经水冷接头输入端接入，由水冷接头输出端输入回外部水冷系统，构成冷却回路。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明通过旋转调焦组件可以自由实现准直系统调焦；
3)本发明设计的准直系统具有结构简单，操作方便，适用范围广的优点，能够实现高功率激光的准直；
2)本发明通过接入水冷模块，实现准直系统的温度控制，解决高功率激光带来的热效应问题。
附图说明
图1为本发明的可调焦高功率激光准直系统结构示意图；
图2为固定支架的剖面图；
图3为准直支架的剖面图；
图4为高功率激光经准直系统准直前(a)、后(b)的光斑形貌图；
附图标记：1-光纤接头标准转接件、2-密封支架、3-过渡支架、4-移动筒、5-固定支架、51-螺纹孔、6-螺纹调节圈、7-滑垫、8-准直支架、81-冷却水道、9-准直透镜、10-准直压圈、11-密封支架水冷接头、12-移动筒水冷接头、13-准直支架水冷接头、14-垫圈。
具体实施方式
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的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，本实施例给出了一种可调焦高功率激光准直系统，所述激光准直系统包括光纤接头标准转接件1、密封支架2、过渡支架3、移动筒4、固定支架5、螺纹调节圈6、准直支架8和准直透镜9；光纤接头标准转接件1接入密封支架2，密封支架2与过渡支架3配合并通过螺栓固定在一起，整体和移动筒4同轴配合；准直透镜9安装在准直支架8上，并整体固定在固定支架5上；螺纹调节圈6和准直支架8通过螺纹配合安装；固定支架5与准直支架8为螺纹配合连接(螺纹孔51如图2所示)，且具两者具备旋转限位作用，旋转螺纹调节圈6控制准直支架8直线移动以实现准直透镜9到光纤位置连续可调；高功率激光器通过光纤接头标准转接件1接入激光准直系统，并通过准直透镜9输出。
准直透镜9安装在准直支架8上，通过设有的固定压圈10和垫圈14压紧透镜。
固定支架5和准直支架8内安装有用于防止螺纹调节圈6在旋转调节焦距时卡死的滑垫7，滑垫7材质该材质一般为聚四氟乙烯等润滑材料。
作为另一种优选的方案，本实施例中的激光准直系统还包括水冷模块，具体如下：
水冷模块通过准直支架水冷接头13，将冷却水接入准直支架8中设有的冷却水道以冷却准直透镜9。即准直支架8如图3所示具备冷却水道81，冷却透镜作用，控制透镜9的温升，防止高功率激光对透镜带来热效应。
和/或，水冷模块通过移动筒水冷接头12，将冷却水接入移动筒4中设有的冷却水道以冷却移动筒4。即移动筒4具备水冷和挡光杂散光作用，防止高功率激光散射危险。
和/或，水冷模块通过密封支架水冷接头11，将冷却水接入密封支架2中设有的冷却水道以进行水冷。
水冷接头包括水冷接头输入端和水冷接头输出端，外部水冷系统输出的冷却水经水冷接头输入端接入，由水冷接头输出端输入回外部水冷系统，构成冷却回路。
如图4的光斑形貌图像反映了准直系统对于高功率激光良好的准直作用，准之前光斑形貌发散，准直后在远场处光斑形貌良好的高斯型光斑。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种可调焦高功率激光准直系统，其特征在于，所述激光准直系统包括光纤接头标准转接件(1)、密封支架(2)、过渡支架(3)、移动筒(4)、固定支架(5)、螺纹调节圈(6)、准直支架(8)和准直透镜(9)；
所述光纤接头标准转接件(1)接入所述密封支架(2)，所述密封支架(2)与所述过渡支架(3)配合并固定在一起，整体和所述移动筒(4)同轴配合；所述准直透镜(9)安装在所述准直支架(8)上，并整体固定在所述固定支架(5)上；所述螺纹调节圈(6)和准直支架(8)通过螺纹配合安装；所述固定支架(5)与准直支架(8)为螺纹配合连接，且具两者具备旋转限位作用，旋转螺纹调节圈(6)控制准直支架(8)直线移动以实现准直透镜(9)到光纤位置连续可调；
高功率激光器通过光纤接头标准转接件(1)接入所述激光准直系统，并通过准直透镜(9)输出。
2.根据权利要求1所述的一种可调焦高功率激光准直系统，其特征在于，所述密封支架(2)与过渡支架(3)通过螺栓固定在一起。
3.根据权利要求1所述的一种可调焦高功率激光准直系统，其特征在于，所述的准直透镜(9)安装在准直支架(8)上，通过设有的固定压圈(10)和垫圈(14)压紧透镜。
4.根据权利要求1所述的一种可调焦高功率激光准直系统其特征在于，所述固定支架(5)和准直支架(8)内安装有用于防止螺纹调节圈(6)在旋转调节焦距时卡死的滑垫(7)。
5.根据权利要求4所述的一种可调焦高功率激光准直系统其特征在于，所述滑垫(7)材质为聚四氟乙烯。
6.根据权利要求1所述的一种可调焦高功率激光准直系统，其特征在于，所述激光准直系统还包括水冷模块。
7.根据权利要求6所述的一种可调焦高功率激光准直系统，其特征在于，所水冷模块通过准直支架水冷接头(13)，将冷却水接入准直支架(8)中设有的冷却水道以冷却准直透镜(9)。
8.根据权利要求6所述的一种可调焦高功率激光准直系统，其特征在于，所述水冷模块通过移动筒水冷接头(12)，将冷却水接入移动筒(4)中设有的冷却水道以冷却移动筒(4)。
9.根据权利要求6所述的一种可调焦高功率激光准直系统，其特征在于，所述水冷模块通过密封支架水冷接头(11)，将冷却水接入密封支架(2)中设有的冷却水道以进行水冷。
10.根据权利要求7或8或9所述的一种可调焦高功率激光准直系统，其特征在于，水冷接头包括水冷接头输入端和水冷接头输出端，外部水冷系统输出的冷却水经水冷接头输入端接入，由水冷接头输出端输入回外部水冷系统，构成冷却回路。
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