CN203380515U

CN203380515U - 一种激光切割光纤装置

Info

Publication number: CN203380515U
Application number: CN201320373051.XU
Authority: CN
Inventors: 周常多
Original assignee: Wuhan Lingyun Photoelectric Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Wuhan Lingyun Photoelectric Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2023-06-27

Abstract

本实用新型提供一种激光切割光纤装置，包括激光器、反射镜组、整形单元、聚焦单元、电气控制单元、光纤固定夹具和运动平台。光纤固定夹具安装在运动平台上，所述反射镜组包括设置在激光光束光路上的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜。所述激光器产生的激光光束经过第一反射镜、第二反射镜分散后经过整形单元改变光束的形状，得到所需要条状光斑，光束再经过整形单元后改变光路方向，经过聚焦单元将光束聚焦，光纤固定夹具位于聚焦单元下方，电气控制单元与激光器、冷水机及运动平台连接。本实用新型采用非接触式切割，可有效减少人为因素的影响，提高切割效率；另外本装置使用寿命长，适合大批量生产，还可减少切割后的研磨时间。

Description

一种激光切割光纤装置

技术领域

本实用新型涉及一种激光切割光纤装置。

背景技术

目前切光纤的方法有各种各样，大多都是采用机械刀具进行切割，都是直接和光纤接触式切割，容易造成光纤端面受压力崩裂，机械刀具使用寿命短，需要经常更换刀片，成本高；而且端面需要很长时间研磨，人工成本高。而采用国外的激光切光纤设备非常昂贵，费用都非常高，切割之后还需要另外检测光纤，而当前对光纤使用量大，传统的单一的切光纤方法效率低，不能满足要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种结构简单、操作方便、切割光纤效率高的激光切割光纤装置，可以适应当前对光纤使用量大、要求高的场合。

一种激光切割光纤装置，包括激光器、反射镜组、整形单元、聚焦单元、电气控制单元、光纤固定夹具和运动平台，用于固定光纤的光纤固定夹具安装在运动平台上，所述反射镜组包括设置在激光光束光路上的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜，所述激光器产生的激光光束经过第一反射镜、第二反射镜分散后经过整形单元改变光束的形状，得到所需要条状光斑，光束再经过整形单元后改变光路方向，经过聚焦单元将光束聚焦，光纤固定夹具位于聚焦单元下方，电气控制单元与激光器、冷水机及运动平台连接。

如上所述的激光切割光纤装置，所述整形单元包括螺纹旋纽装置及安装在螺纹旋纽装置上的第一柱面镜和第二柱面镜，螺纹旋纽装置可以调节第一柱面镜和第二柱面镜之间距离。

如上所述的激光切割光纤装置，第一柱面镜为凸面镜，长25毫米，宽25毫米，焦距为76毫米；第二柱面镜为凹面镜，长25毫米，宽25毫米，焦距为38.1毫米。

如上所述的激光切割光纤装置，所述聚焦单元包括调节螺杆及安装在调节螺杆上的聚焦镜片和保护镜片，保护镜片安装在聚焦镜片下面，聚焦镜片的焦距为80nm，用于通过聚焦的方法产生预定强度激光分布的光束。

如上所述的激光切割光纤装置，还包括设置在光纤固定夹具上方的CCD检测单元，所述CCD检测单元包括放大镜组、显示器及检测单元，检测单元安装在放大镜组上面，显示器安装在机器侧面，显示器、放大镜组与检测单元通过信号线连接。

如上所述的激光切割光纤装置，还包括冷水机，冷水机用于对激光器提供冷却水，保持激光器恒温。

本实用新型采用非接触式切割，用平台运动方法一次进行多根光纤切割，可有效减少人为因素的影响，提高切割效率；另外本装置使用寿命长，适合大批量生产，还可减少切割后的研磨时间。由于激光光束稳定，光质量稳定，发出高能短脉冲能量的激光能很平整的切断光纤，切面平切割端面效果好，不会因为力的作用对光纤造成损伤。

附图说明

图1是本实用新型激光切割光纤装置的分解结构示意图；

图2是本实用新型激光的外光路的传输示意图；

图3是本实用新型整形单元的结构示意图；

图4是本实用新型聚焦单元的结构示意图；

图5是本实用新型冷水机的结构示意图；

图6是采用本实用新型切光纤的示意图；

图7是本实用新型光纤固定夹具的结构示意图。

图中：1—激光器，2—反射镜组，3—整形单元，4—聚焦单元，5—冷水机，6—CCD检测单元，7—电气控制单元，8—光纤固定夹具，9—运动平台，10—光纤，11—激光光束，2a—第一反射镜，2b—第二反射镜，2c—第三反射镜，2d—第四反射镜，31—第一柱面镜，32—第二柱面镜，33—螺纹旋纽装置，41—调节螺杆，42—聚焦镜片，43—保护镜片，71—液晶操作屏。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参考图1，本实用新型一种激光切割光纤装置包括激光器1、反射镜组2、整形单元3、聚焦单元4、冷水机5、CCD检测单元6、电气控制单元7、光纤固定夹具8和运动平台9。

请进一步参考图2及图7，所述光纤固定夹具8用于固定光纤10，光纤固定夹具8安装在运动平台9上，冷水机5（如图5所示）用于对激光器1提供冷却水，保持激光器1恒温在25℃，从激光器1的后面左侧位置进冷却水，后面右侧位置出水，形成一个冷却循环通道。

所述激光器1所产生激光光束为波长为10600nm、平均功率为150W的高能短脉冲光束，其脉宽在3-1000ms范围内，峰值有效功率为250W，最大的单脉冲能量输出可达200mJ，发散角度小于5mrad。所述反射镜组2b包括设置在激光光束光路上的第一反射镜2a、第二反射镜2b、第三反射镜2c、第四反射镜2d，第一反射镜2a、第二反射镜2b、第三反射镜2c、第四反射镜2d按一定的规律和方向排列，形成足够的长度的光程，每个反射镜之间的距离是特定的，使激光经过反射镜后，形成一个比较大的光斑。

所述激光光束经过第一反射镜2a、第二反射镜2b分散后经过整形单元3改变光束的形状。如图3所示，所述整形单元3包括螺纹旋纽装置33及安装在螺纹旋纽装置33上的第一柱面镜31和第二柱面镜32，螺纹旋纽装置33可以调节第一柱面镜31和第二柱面镜32之间距离,通过调节两个柱面镜之间的距离到一定值，激光从柱面镜出来，形成一个特定分布的光斑。其中，第一柱面镜31为凸面镜，长25毫米，宽25毫米，焦距为76毫米；第二柱面镜32为凹面镜，长25毫米，宽25毫米，焦距为38.1毫米。

根据折射原理，光束以一定的角度入射到第一柱面镜31和第二柱面镜32中，方向将发生改变,根据两面镜片位移量调节形成不同的形状的光束分布，得到所需要条状光斑（长9毫米，宽2毫米左右），光束再经过第三反射镜2c、第四反射镜2d后改变光路方向，发散光路，经过聚焦单元4将光束聚焦，沿着激光发射的方向形成0.2毫米以上焦深的焦点光斑，使得分布的焦点光斑大于光纤10的直径。

请参考图4，所述聚焦单元4包括调节螺杆41、聚焦镜片42和保护镜片43，聚焦镜片42和保护镜片43安装在调节螺杆41上，调节螺杆41的作用是调节聚焦镜片42到切割的光纤的距离，保证聚焦的焦点作用在光纤上。保护镜片43安装在聚焦镜片42下面，保护聚焦镜，防止外部的灰尘粘在聚焦镜片42上，激光发射时损伤镜片。聚焦镜片42的焦距为80nm，通过聚焦的方法产生预定强度激光分布的光束，所述预定强度分布光束为高斯光束分布。

由于激光具有高密度的能量,迅速把光纤10的材质汽化掉,不影响其他区域；由于激光有方向性，一直向一个方向切割下去,通过调节激光器1的参数，可解决激光对不在光束范围内的光纤的影响。由于采用固定的光路,所有的光学镜片都固定在一个结构上,光路一次调好后,后期的光路不会发生变化,每次在切割光纤时的能量、形状、光束质量都一样,每次切割的光纤都是一样的平面，并且在一个方向成平直的条形的光束11以设定的角度产生穿过光纤10的相对运动（如图6所示）,切完固定在光纤固定夹具8上的光纤10后,运动平台10的运动把下一根光纤送到切割位置进行切割，同时CCD检测单元6进行拍照检测,直接检测出端面的角度和切割质量，完成切割。

电气控制单元7与激光器1、冷水机5、运动平台9连接，电气控制单元包括一个液晶操作屏71及与液晶操作屏71连接的控制板，液晶操作屏71用于对控制上述与电气控制单元7连接的设备的开关及激光器1的参数与运动平台9的运动参数等的设置；所述控制板设有PLC和各电子器件，控制激光器1的参数、脉宽、频率、脉冲个数和运动平台9的运动方向。

所述运动平台9由半闭环系统的伺服电机和丝杆组成，安装在聚焦单元4的下方。

所述CCD检测单元6包括放大镜组、显示器及检测单元，检测单元安装在放大镜组上面，显示器安装在机器侧面，显示器、放大镜组与检测单元通过信号线连接。其工作原理是：放大镜组把光纤放大成像，检测单元接收放大的成像后，通过检测单元的软件计算，检测出断面的切割角度、平整度后，直接通过显示器显示出放大的切割后光纤图像和切割出来的角度平整度。放大镜组可以把光纤放大180倍，有效的直接判断出不合格产品。

在切割光纤时,采用以下的工艺来达到光纤端面平整的效果:首先调节聚焦单元4和光纤10的距离,焦深在沿着激光光束11方向整在光纤上形成一个平面,调节激光参数,采用短脉冲的和多脉冲形式汽化光纤,短脉冲在切光纤10不会影响其他区域,第一个激光能量作用在光纤后,光纤汽化自然冷却后,第二个激光能量继续作用在光纤上,一直到切断,把激光对光纤不在光束范围的影响去掉.控制每次的激光能量,对激光对光纤不在光束范围的光纤不产生影响。

本实用新型优点：

1、采用非接触式切割方法，有效减少人为因素的影响，提高效率。

2、装置使用寿命长，适合大批量生产。减少切割后的研磨时间。切割端面效果好，没有因为力的作用对光纤造成损伤。

3、调整好参数后，不需要再次调节，设计合理，主机设置和参数调节，检测在同一界面和方向，界面友好，方便快捷，操作简单。

4、可以一次进行十几根光纤同时切割，合格率接近100％

5、专业的恒温冷却系统，水温控制范围精确，可满足连续工作。

6、可精确的控制位置，重复定位精度高，一致性好，可以对切出来的光纤进行检测，直接判断出不光纤的质量。

7、激光光束稳定，光质量稳定，发出高能短脉冲能量的激光，能很平整的切断光纤，切面平整。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种激光切割光纤装置，其特征在于：包括激光器（1）、反射镜组（2）、整形单元（3）、聚焦单元（4）、电气控制单元（7）、光纤固定夹具（8）和运动平台（9），用于固定光纤（10）的光纤固定夹具（8）安装在运动平台（9）上，所述反射镜组（2）包括设置在激光光束光路上的第一反射镜（2a）、第二反射镜（2b）、第三反射镜（2c）、第四反射镜（2d），所述激光器（1）产生的激光光束经过第一反射镜（2a）、第二反射镜（2b）分散后经过整形单元（3）改变光束的形状，得到所需要条状光斑，光束再经过整形单元（3）后改变光路方向，经过聚焦单元（4）将光束聚焦，光纤固定夹具（8）位于聚焦单元（4）下方，电气控制单元（7）与激光器（1）、冷水机（5）及运动平台（9）连接。

2.如权利要求1所述的激光切割光纤装置，其特征在于：所述整形单元（3）包括螺纹旋纽装置（33）及安装在螺纹旋纽装置（33）上的第一柱面镜（31）和第二柱面镜（32），螺纹旋纽装置（33）可以调节第一柱面镜（31）和第二柱面镜（32）之间距离。

3.如权利要求2所述的激光切割光纤装置，其特征在于：第一柱面镜（31）为凸面镜，长25毫米，宽25毫米，焦距为76毫米；第二柱面镜（32）为凹面镜，长25毫米，宽25毫米，焦距为38.1毫米。

4.如权利要求1所述的激光切割光纤装置，其特征在于：所述聚焦单元（4）包括调节螺杆（41）及安装在调节螺杆（41）上的聚焦镜片（42）和保护镜片（43），保护镜片（43）安装在聚焦镜片（42）下面，聚焦镜片（42）的焦距为80nm，用于通过聚焦的方法产生预定强度激光分布的光束。

5.如权利要求1所述的激光切割光纤装置，其特征在于：还包括设置在光纤固定夹具（8）上方的CCD检测单元（6），所述CCD检测单元（6）包括放大镜组、显示器及检测单元，检测单元安装在放大镜组上面，显示器安装在机器侧面，显示器、放大镜组与检测单元通过信号线连接。

6.如权利要求1所述的激光切割光纤装置，其特征在于：还包括冷水机（5），冷水机（5）用于对激光器（1）提供冷却水，保持激光器（1）恒温。