CN117595046B - 一种激光输出转换装置及测试平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种激光输出转换装置及测试平台，激光输出转换装置包括：转接头，转接头的第一端设有第一法兰盘，转接头的第二端用于与激光器上的光纤传输激光接头连接；激光输出转换接口，激光输出转换接口包括：与第一法兰盘适配的第二法兰盘；套筒，与第二法兰盘相连，套筒内设有流道；遮光冷却板，与套筒相连，用于拦截激光器射出后被测试设备反射的光。本发明通过设置转接头和激光输出转换接口，转接头和激光输出转换接口通过法兰连接，由于一种转接头可以与一种类型的光纤传输激光接头适配，通过设置多种转接头能够实现各种类型的光纤传输激光接头都能通过激光输出转换装置连接接入测试平台。
Description
技术领域
本发明涉及激光测试技术领域，尤其涉及一种激光输出转换装置及测试平台。
背景技术
光纤激光器是指用掺杂稀土元素的玻璃光纤作为增益介质的激光器。光纤激光器易于与各种光纤系统的普通光纤实现高效率的接续，且柔软、细小，因此不但在光纤通信和传感方面，而且在医疗、测量以及仪器制造等方面都有极大的应用价值。
高功率激光器复杂程度高，指标要求苛刻，需要测试的性能参数多，例如功率参数、光斑形态、光束质量、功率稳定性等。目前高功率激光器在测试平台进行性能参数测试。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：现有的激光测试平台上的激光输入接口的类型单一，有些只能适配一种QBH输出头，具有其他类型输出头的激光器无法与激光测试平台的激光输入接口适配。而且，现有的激光输入接口散热能力较差，难以适用高功率的激光器。
发明内容
本发明旨至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种激光输出转换装置及测试平台，能够使多种类型输出头的激光器均可接入而且散热能力更好。
为达到上述目的，本发明第一方面提出一种激光输出转换装置，包括：
转接头，所述转接头的第一端设有第一法兰盘，所述转接头的第二端用于与激光器上的光纤传输激光接头连接；
激光输出转换接口，所述激光输出转换接口包括：
与所述第一法兰盘适配的第二法兰盘；
套筒，与所述第二法兰盘相连，所述套筒内设有流道；
遮光冷却板，与套筒相连，用于拦截激光器射出后被测试设备反射的光。
根据本发明的激光输出转换装置，通过设置转接头和激光输出转换接口，转接头和激光输出转换接口通过法兰连接，由于一种转接头可以与一种类型的光纤传输激光接头适配，通过设置多种转接头能够实现各种类型的光纤传输激光接头都能通过激光输出转换装置连接接入测试平台。同时转接头和激光输出转换接口通过法兰连接，具有连接牢固可靠、适用范围广、方便拆卸的优点。本发明激光输出转换装置的套筒内设有流道，通过流道内的冷却液循环能够提高输出转换装置的散热能力，进而能够可以承受高功率光纤激光器的输入，保障激光输出转换装置使用的安全性。
根据本发明的一个实施例，还包括光敏保护组件，所述遮光冷却板设有透光孔，所述光敏保护组件安装在所述遮光冷却板上，并与所述透光孔相对，所述光敏保护组件用于探测被测试设备反射的光的强度。
根据本发明的一个实施例，所述光敏保护组件与激光器的开关相连，用于当探测到的反射的光的强度低于第一预设阈值或者高于第二预设阈值时产生警报，控制激光器的开关断开。
根据本发明的一个实施例，还包括两个水嘴，所述套筒包括：
外筒，所述外筒与所述水嘴连通；
内筒，与所述外筒密封相连，所述内筒的外侧面设有环形凹槽和多个阻挡条，多个所述阻挡条的一端交替与所述环形凹槽的两端相连形成所述流道。
根据本发明的一个实施例，所述内筒一端设有定位块，所述遮光冷却板上设有与所述定位块相适配的定位槽。
根据本发明的一个实施例，所述遮光冷却板的中部设有保护镜片，所述保护镜片与所述套筒相对。
根据本发明的一个实施例，所述遮光冷却板在远离所述套筒的端面上设有散射阵列，用于将测试设备反射的光分散传播。
本发明第二方面提出一种测试平台，包括：
光学平台，所述光学平台设有沿Y轴方向排布的第一滑轨；
如第一方面所述的激光输出转换装置，所述激光输出转换装置可滑动地设置在所述第一滑轨上；
沿Y轴方向设置的功率计、光斑分析仪和老化筒。
根据本发明的测试平台，通过在一个光学平台上设置功率计、光斑分析仪和老化筒，能够在一个平台完成激光器的多种性能参数的测试，测试效率得以提高，测试时间得以节约。
根据本发明的一个实施例，所述光学平台上设有沿X轴方向排布的第二滑轨、第三滑轨和第四滑轨，所述功率计可滑动地设在所述第三滑轨上，所述老化筒可滑动地设在所述第四滑轨上。
根据本发明的一个实施例，还包括第一位移平台和第二位移平台，所述第一位移平台和所述第二位移平台设在所述激光输出转换装置的下方，所述第一位移平台用于沿Y轴方向对所述激光输出转换装置进行定量移动，所述第二位移平台用于沿Z轴方向对所述激光输出转换装置进行定量移动。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中：
图1是本发明一实施例涉及激光输出转换接口的结构示意图。
图2是本发明一实施例涉及激光输出转换接口背面的结构示意图。
图3是是本发明一实施例涉及激光输出转换接口的分解结构示意图。
图4是本发明一实施例涉及激光输出转换装置连接QBH输出头的示意图。
图5是本发明一实施例涉及激光输出转换装置连接Q+输出头的示意图。
图6是本发明一实施例涉及激光输出转换装置连接QF输出头的示意图。
图7是本发明一实施例涉及激光输出转换装置连接QF-D输出头的示意图。
图8是本发明一实施例涉及测试平台的结构示意图。
图9是图8中A处的局部放大示意图。
图10是本发明又一实施例涉及测试平台的结构示意图。
附图标记说明：
1-第二法兰盘，2-套筒，3-水嘴，4-保护镜片，5-遮光冷却板，6-光敏保护组件，7-支撑架，8-功率计，9-光斑分析仪，10-第三支撑座，11-老化筒，12-第四支撑座，13-第一滑轨，14-第二滑轨，15-第三滑轨，16-第四滑轨，17-第一支撑座，18-光学平台，21-外筒，22-内筒，23-定位块，24-流道，25-阻挡条，26-密封圈，51-散射阵列，52-透光孔，54-第二安装孔，55-定位槽，56-第一安装孔，71-第二支撑座，72-滑块，100-激光输出转换接口，101-圆孔，102-固定孔，103-紧固件，200-转接头，191-第一位移平台，192-第二位移平台，201-第一法兰盘。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
结合图1至图7所示，本发明实施例第一方面提出一种激光输出转换装置，包括转接头200和激光输出转换接口100。转接头200具有两端，转接头200的第一端设有第一法兰盘201，转接头200的第二端用于与激光器上的光纤传输激光接头连接。激光输出转换接口100包括与第一法兰盘201适配的第二法兰盘1、套筒2和遮光冷却板5。套筒2与第二法兰盘1相连，套筒2内设有流道24。遮光冷却板5与套筒2相连，用于拦截激光器射出后被测试设备反射的光。
转接头200是一种连接工装，整体为筒状，它的第二端能够根据不同类型的光纤传输激光接头进行适配设计，常见的光纤传输激光接头类型有QBH接头、Q+接头、QF接头以及QF-D接头。转接头200能够使光纤传输激光接头输出的激光穿过其中。为了能够使一个激光测试平台能够接入多种类型的光纤传输激光接头，转接头200的数量为多个，每一种类型的光纤传输激光接头适配的转接头200的数量至少为1个。
套筒2与第二法兰盘1为可拆卸连接或一体连接。可拆卸连接能够提高连接的便利性，易于维护。示例性的，第二法兰盘1与套筒2通过紧固件103螺纹连接。第一法兰盘201和第二法兰盘1的形状可以根据实际需要进行设置，对此不做限制，示例的，第一法兰盘201和第二法兰盘1的横截面可以是圆形、四边形等。第一法兰盘201和第二法兰盘1的中部都具有圆孔101，在圆孔101环绕设置多个固定孔102。第一法兰盘201和第二法兰盘1能够选择任意的固定孔进行连接。
高功率光纤激光器从光纤传输激光接头发射出的激光，通过套筒2作用到测试平台上，测试设备上一部分反射光会作用到遮光冷却板5上，遮光冷却板5拦截住大部分反射光，保护遮光冷却板使用更安全。遮光冷却板5的制作材质可以为合金或金属，具有较强的散热性能。遮光冷却板5的尺寸根据实际需要进行设计，示例性的，遮光冷却板5为长方体，遮光冷却板5的横截面积大于第一法兰盘201的横截面积。进一步地，遮光冷却板5内部也可设计流道，进一步提升散热性能。
套筒2内设有流道24，流道24内可以通入冷却液，在外部设备的作用下，冷却液在流道24内循环，可以更快的散发热量，降低激光输出转换接口的温度。
根据本发明实施例的激光输出转换装置，通过设置转接头和激光输出转换接口，转接头和激光输出转换接口通过法兰连接，由于一种转接头可以与一种类型的光纤传输激光接头适配，通过设置多种转接头能够实现各种类型的光纤传输激光接头都能通过激光输出转换装置连接接入测试平台。同时转接头和激光输出转换接口通过法兰连接，具有连接牢固可靠、适用范围广、方便拆卸的优点。本发明实施例激光输出转换装置的套筒内设有流道，通过流道内的冷却液循环能够提高输出转换装置的散热能力，进而能够可以承受高功率光纤激光器的输入，保障激光输出转换装置使用的安全性。
如图3所示，在一些实施例中，激光输出转换装置还包括光敏保护组件6，遮光冷却板5设有透光孔52，光敏保护组件6安装在遮光冷却板5上，并与透光孔52相对，光敏保护组件6用于探测被测试设备反射的光的强度。光敏保护组件6与激光器的开关相连，用于当探测到的反射的光的强度低于第一预设阈值或者高于第二预设阈值时产生警报，控制激光器的开关断开。第一预设阈值为低值，第二预设阈值为高值，具体数值根据实际需要设置。具体实施时，光敏保护组件6可以采用光电探测器，探测到的反射光过大或者过小时，关闭激光器，对激光器起到保护作用。
继续参照图3，激光输出转换装置还包括两个水嘴3，一个水嘴为进液口，另一个水嘴为出液口。套筒2包括外筒21和内筒22。外筒21与水嘴3连通。内筒22与外筒21密封相连。为实现密封，内筒22的两侧均设有密封圈26。内筒22的外侧面设有环形凹槽和多个阻挡条25，多个阻挡条25的一端交替与环形凹槽的两端相连形成流道24。
内筒22一端设有定位块23，遮光冷却板5上设有与定位块23相适配的定位槽55。定位块23和定位块23确保内筒22和遮光冷却板5在装配过程中的位置准确性和稳定性。定位槽55的四周设有第一安装孔56，可以利用紧固件穿过定位块23后与第一安装孔56连接。同时在遮光冷却板5与套筒2之间还可增加密封圈，起到防尘效果。
在一些实施例中，参照图3，遮光冷却板5的中部设有保护镜片4，保护镜片4与套筒2相对。保护镜片4的作用是防止套筒2外部脏污进入套筒2内腔中，起到保护防尘作用。保护镜片可以为平片，也可以更换为准直或者聚焦镜组，可以在遮光冷却板后面直接对高功率光纤激光器输出指示光或者激光光斑进行光斑直径、光斑能量分布测试；还可以对激光器进行反向激光能量照射等。
遮光冷却板5的外侧设有第二安装孔54，用于和测试设备连接。遮光冷却板5在远离套筒2的端面上设有散射阵列51，用于将测试设备反射的光分散传播。散射阵列51由若干四棱锥形状的凸起组成，具有较好地分散反射光的效果。
基于上述目的，结合图8、图9所示，本发明实施例第二方面提出一种测试平台，包括光学平台18、如第一方面的激光输出转换装置、沿Y轴方向设置的功率计8、光斑分析仪9和老化筒11。光学平台18设有沿Y轴方向排布的第一滑轨13，激光输出转换装置可滑动地设置在第一滑轨13上。
功率计8、光斑分析仪9和老化筒11均为激光测试设备。功率计8能够探测高功率光纤激光器输出激光能量大小，以及输出激光能量的稳定性。光斑分析仪9能够探测高功率光纤激光器输出光斑形态和光束质量数值。老化筒11能够探测高功率光纤激光器出厂前长时间使用寿命和老化状态。
由于激光输出转换装置可以适配连接市面上常见各种类型光纤传输激光接头，能够对不同输出头激光器进行测试，因此，测试平台通用性和兼容性强。
而且功率计8、光斑分析仪9和老化筒11沿Y轴方向设置，因此，在进行激光测试时，在完成一个测试设备的测试后，激光输出转换装置可以顺着第一滑轨13移动到下个测试设备，节约测试时间。
根据本发明实施例的测试平台，通过在一个光学平台上设置功率计、光斑分析仪和老化筒，能够在一个平台完成激光器的多种性能参数的测试，测试效率得以提高，测试时间得以节约。
如图10所示，在一些实施例中，光学平台18上设有沿X轴方向排布的第二滑轨14、第三滑轨15和第四滑轨16，功率计8可滑动地设在第三滑轨15上，老化筒11可滑动地设在第四滑轨16上。每一个测试设备均可滑动地设在X轴方向的滑轨上，由此能够根据输出激光能量密度调整前后位置，提高操作便利性。
测试平台还包括第一位移平台191和第二位移平台192，第一位移平台191和第二位移平台192设在激光输出转换装置的下方。第一位移平台191用于沿Y轴方向对激光输出转换装置进行定量移动，第二位移平台192用于沿Z轴方向对激光输出转换装置进行定量移动，进而实现对光纤激光器的位置精密调节。可选的，激光输出转换接口100的底部设有第一支撑座，第一支撑座17的底部通过紧固件固定在第一位移平台191上。第二位移平台192的底部固定在滑块72上，滑块与第一滑轨滑动连接。功率计8的底部安装有支撑架7，支撑架7的底部通过滑块72连接至第二滑轨14上。光斑分析仪9的底部安装有第三支撑座10，第三支撑座10的底部设有第二支撑座71，第二支撑座71底部通过滑块72连接至第三滑轨15上。老化筒11的底部安装有第四支撑座12，第四支撑座12的底部通过滑块72连接至第四滑轨16上。
本发明实施例的测试平台在测试时包括以下三个方面：
第一方面对高功率光纤激光器进行功率测试，包括以下步骤：
S11，根据输出激光能量密度调整功率计8在第二滑轨14前后位置，其中功率计8连接水路，通过测试电脑读取接收的激光功率数值。
S12，高功率激光器发射出指示光，指示光通过转接头传递到套筒2内腔中，继续向前传输到功率计8上；通过调节位移平台和支撑架7，将指示光传输到功率计8靶面中心2/3区域，此时激光输出转换装置锁紧在第一滑轨13上，将功率计8锁紧在第二滑轨14上。
S13，功率计8将接收到的功率能量数值在测试电脑上呈现出来。同时功率计8还能够读取出高功率激光器输出能量的功率稳定性。
第二方面对高功率光纤激光器进行光束质量测试，包括以下步骤：
S21，将激光输出转换装置移动至光斑分析仪9的前面。
S22，根据输出激光能量大小调整光斑分析仪9前后位置。光斑分析仪9连接水冷系统，通过测试电脑读取接收的光束质量数值和光斑形态。
S23，高功率激光器发射出指示光，指示光通过输出头传递到套筒2内腔中，继续向前传输到光斑分析仪9中；通过调节位移平台和第三支撑座10，将指示光传输到光斑分析仪9内置光路中。此时激光输出转换装置锁紧在第一滑轨13上，将第三支撑座10锁紧在第三滑轨15上。
S24，光斑分析仪9将接收到的光束质量数值和光斑形态在测试电脑上呈现出来。同时光斑分析仪9还能呈现出不同功率下的光斑形态和光束质量数值。
高功率光纤激光器对于输出光斑形态要求严格，目前对于输出光斑测试设备为光斑分析仪，能够清晰表征出输出光斑形态和数值。在同一个测试平台上进行激光器输出功率和光束质量测试，节省输出头取放安装、激光器水电安装等。
第三方面对高功率光纤激光器进行使用寿命和老化测试，包括以下步骤：
S31，将激光输出转换装置移动至老化筒11的前面；
S32，根据输出激光能量密度调整老化筒11前后位置。老化筒11连接水冷系统，通过温度传感器实时监控老化筒11内部温度。老化筒11与遮光冷却板5连接，具体可以利用紧固件穿过第二安装孔54后与老化筒11的端面连接。
S33，高功率激光器发射出指示光，指示光通过输出头传递到套筒2内腔中，继续向前传输到老化筒11中；通过调节位移平台和第三支撑座10，将指示光传输到老化筒11内置光路中。此时激光输出转换装置锁紧在第一滑轨13上，将第四支撑座12锁紧在第四滑轨16上。
S34，高功率光纤激光器输出满功率激光打到老化筒11中，老化筒11接收到激光器输出能量，通过内部散射设计将激光打到整个老化筒内腔中，并通过温度传感器监控老化筒温度。
高功率光纤激光器在客户端使用时会连续几百上千小时不间断，对于激光器出厂前长时间使用寿命和老化进行测试。在同一测试平台上安装有功率接收老化筒，能够将激光器输出光接收并散射掉。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，术语“左”、“右”、“前”、“后”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装置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。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种激光输出转换装置，其特征在于，包括：
转接头（200），所述转接头（200）的第一端设有第一法兰盘（201），所述转接头（200）的第二端用于与激光器上的光纤传输激光接头连接；
激光输出转换接口（100），所述激光输出转换接口（100）包括：
与所述第一法兰盘（201）适配的第二法兰盘（1）；
套筒（2），与所述第二法兰盘（1）相连，所述套筒（2）内设有流道（24）；所述套筒（2）用于通过所述光纤传输激光接头发射出的激光；
遮光冷却板（5），与套筒（2）相连，用于拦截激光器射出后被测试设备反射的光，所述遮光冷却板（5）在远离所述套筒（2）的端面上设有散射阵列（51），用于将测试设备反射的光分散传播，所述遮光冷却板（5）设有透光孔（52）；
光敏保护组件（6），所述光敏保护组件（6）安装在所述遮光冷却板（5）上，并与所述透光孔（52）相对，所述光敏保护组件（6）与激光器的开关相连，所述光敏保护组件（6）用于探测被测试设备反射的光的强度，当探测到的反射的光的强度低于第一预设阈值或者高于第二预设阈值时产生警报，控制激光器的开关断开，第一预设阈值为低值， 第二预设阈值为高值。
2.根据权利要求1所述的激光输出转换装置，其特征在于，还包括两个水嘴（3），所述套筒（2）包括：
外筒（21），所述外筒（21）与所述水嘴（3）连通；
内筒（22），与所述外筒（21）密封相连，所述内筒（22）的外侧面设有环形凹槽和多个阻挡条（25），多个所述阻挡条（25）的一端交替与所述环形凹槽的两端相连形成所述流道（24）。
3.根据权利要求2所述的激光输出转换装置，其特征在于，所述内筒（22）一端设有定位块（23），所述遮光冷却板（5）上设有与所述定位块（23）相适配的定位槽（55）。
4.根据权利要求1所述的激光输出转换装置，其特征在于，所述遮光冷却板（5）的中部设有保护镜片（4），所述保护镜片（4）与所述套筒（2）相对。
5.一种测试平台，其特征在于，包括：
光学平台（18），所述光学平台（18）设有沿Y轴方向排布的第一滑轨（13）；
如权利要求1至4任意一项所述的激光输出转换装置，所述激光输出转换装置可滑动地设置在所述第一滑轨（13）上；
沿Y轴方向设置的功率计（8）、光斑分析仪（9）和老化筒（11）。
6.根据权利要求5所述的测试平台，其特征在于，所述光学平台（18）上设有沿X轴方向排布的第二滑轨（14）、第三滑轨（15）和第四滑轨（16），所述功率计（8）可滑动地设在所述第三滑轨（15）上，所述老化筒（11）可滑动地设在所述第四滑轨（16）上。
7.根据权利要求6所述的测试平台，其特征在于，还包括第一位移平台（191）和第二位移平台（192），所述第一位移平台（191）和所述第二位移平台（192）设在所述激光输出转换装置的下方，所述第一位移平台（191）用于沿Y轴方向对所述激光输出转换装置进行定量移动，所述第二位移平台（192）用于沿Z轴方向对所述激光输出转换装置进行定量移动。
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