CN204597213U - 一种固体光纤传输激光装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种固体光纤传输激光装置，包括光路系统，逆变升压电源，光纤，准直聚焦镜，所述光路系统置于机柜上部壳体内，光路系统由校正指示端，全反镜片装置，谐振腔体，放大腔体，膜片架，耦合镜顺序安装在光基座上组成，光纤两端分别连接耦合镜和准直聚焦镜，逆变升压电源置于机柜下部壳体内。从而，本实用新型降低了晶体棒的串接精度要求，使得相同的失调角度引起的光轴变化量更小，有利于提高激光器工作的安全性，输出光束亮度高,稳定性高,输出功率随纤芯直径增加,功率可扩展至数千瓦,同时保持优良的光束质量,输出功率随光纤长度线性扩展。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光输出设备的技术领域，尤其涉及一种固体光纤传输激光装置。
背景技术
高功率固体Nd：YAG激光器为了获得输出功率达数百瓦乃至数千瓦量级、同时具有较好光束质量的激光输出，常常采用以下两种技术：一是多棒串接腔技术，二是主振荡-功率放大(Main Oscillation Power Amplification，MOPA)技术。多棒串接腔实际上是光束相干合成的一种技术方案，相当于增加了激光工作物质的长度，在棒与棒之间可以插入光学元件，通过合理设计谐振腔结构和激光工作物质的位置，在一定程度上补偿了激光工作物质的热效应，提高输出光束的质量，多棒串接腔的主要优点是可以通过增加棒的数量成比例地增加输出功率(能量)，与单棒腔相比其激光输出光束质量几乎不变，MOPA技术是利用LD抽运的板条或圆棒放大器，对高光束质量的振荡级输出进行放大，可以在基本保持振荡级输出光束质量的基础上，提高输出功率，从而获得更高亮度的激光输出。但是由于高功率固体Nd：YAG激光器应用于材料加工领域时需要满足(1)：激光器要求高效率和高功率输出；(2)激光光束有高的光束质量，这样可以用光纤(通常用Ф600μm的光纤)传输；(3)激光器有较宽的工作范围；(4)激光系统能长时间稳定工作。鉴于常规单棒Nd：YAG激光器的输出功率被局限在400W～600W，因此可以通过多棒系统可以使输出功率得到进一步提高，因此采用一腔多棒的结构是实现高功率、高光束质量激光输出的一种最理想的方法，采用这种方法得到的激光输出功率可以随着腔内棒数的增加而增长，在多棒谐振腔系统中，热焦距的匹配是关键因素，因为工业用大功率连续YAG激光器通常都要有较宽的功率输出范围，随着泵浦功率的增长，需要经过几个临界点，故要求组成系统的串联晶体棒热焦距之间能够很好的匹配，否则激光器在临界点附近将工作在非稳区，导致激光输出功率将会下降，严重时功率输出为0。
实用新型内容
针对现有技术的上述缺陷和问题，本实用新型实施例的目的是提供结构简单，有利于提高激光器安全性的一种固体光纤传输激光装置。
为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：包括光路系统，逆变升压电源，光纤，准直聚焦镜，所述光路系统置于机柜上部壳体内，光路系统由校正指示端，全反镜片装置，谐振腔体，放大腔体，膜片架，耦合镜顺序安装在光基座上组成，光纤两端分别连接耦合镜和准直聚焦镜，逆变升压电源置于机柜下部壳体内。
在本实用新型一种优选的实施方式中，还包括，水冷装置，所述水冷装置设置于所述谐振腔体与放大腔体外侧。
在本实用新型一种优选的实施方式中，放大腔体与谐振腔体的晶体棒的激光入射端分别放置光阑。
在本实用新型一种优选的实施方式中，所述光阑为小孔光阑。
在本实用新型一种优选的实施方式中，放大腔体为陶瓷漫反射腔制作的聚光腔，内部由两只氙灯及一支YAG晶体棒组成，晶体棒位于两只氙灯中间。
在本实用新型一种优选的实施方式中，还包括，金属反射膜；所述金属反射膜贴服于所述反射腔的内壁上。
在本实用新型一种优选的实施方式中，所述金属反射膜的厚度为：1～1.5mm。
在本实用新型一种优选的实施方式中，谐振腔体为陶瓷漫反射腔制作的聚光腔，内部由聚光腔采用陶瓷漫反射腔，两只氙灯、一支YAG晶体棒、一个半反镜片组成，晶体棒位于两只氙灯中间，半反镜片位于后端氙灯的后方。
本实用新型降低了晶体棒的串接精度要求，使得相同的失调角度引起的光轴变化量更小，有利于提高激光器工作的安全性，输出光束亮度高,稳定性高,输出功率随纤芯直径增加,功率可扩展至数千瓦,同时保持优良的光束质量,输出功率随光纤长度线性扩展。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型光路系统结构示意图。
图2是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
根据图1、图2所示，本实用新型一种固体光纤传输激光装置，包括光路系统，逆变升压电源，光纤，准直聚焦镜，所述光路系统置于机柜上部，光路系统由校正指示端，全反镜片装置，谐振腔体，放大腔体，膜片架，耦合镜顺序安装在光基座上组成，光纤两端分别连接耦合镜和准直聚焦镜，逆变升压电源置于机柜下部。
本实用新型安装步骤是：首先安装光路系统，即将校正指示端1，全反镜片装置2，谐振腔体3，放大腔体4，膜片架5，耦合镜6顺序安装在光基座7上，并置于机柜上部壳体内，把逆变升压电源(未图示)放入机柜9内，检测电源输出正常后将光纤连接到耦合镜6上，通过膜片架5校准好耦合效果，最后通过光纤输出到准直聚焦镜进行工作。
本实用新型谐振腔体与放大腔体的晶体棒尺寸为8mm×160mm，掺杂质量分数为1％，端面镀1064nm的增透膜；每根晶体棒采用双氙灯抽运，激光电源对每根氙灯的最大注入功率为≤8KW。上述方案中，还包括，水冷装置，所述水冷装置设置于所述谐振腔体与放大腔体外侧谐振腔体与放大腔体采用水冷全腔冷却，温度20℃，温度范围控制在±1℃。本实用新型组装时，将He－Ne激光扩束，再用小孔光阑取出一束发散角很小的光束作为指示光，分别用于观察谐振腔体、放大腔体的晶体棒端面反射的He－Ne激光相对于光阑小孔(所述光阑为小孔光阑)的偏移距离，根据距离计算晶体棒的失调角度，仔细调整激光模块，使单根晶体棒达到失调角度小于等于0.022°要求，将谐振腔体、放大腔体的晶体棒分别调整好，测量谐振腔体输出激光的方向，根据激光的输出方向将放大腔体的激光模块调整好。输出镜半反镜片采用厚度为3mm的石英玻璃，在1064nm波长下折射率为1.45，因而放大腔体与谐振腔体晶体棒间距设置为208.5mm，以实现光束模式与放大腔体晶体棒匹配，放大腔体与谐振腔体的晶体棒的激光入射端分别放置7.5mm光阑对晶体棒进行保护。上述结构中，还包括，金属反射膜；所述金属反射膜贴服于所述反射腔的内壁上。所述金属反射膜的厚度为：1～1.5mm。
本实用新型的校正指示端为红光He-Ne激光发射器。
放大腔体为陶瓷漫反射腔制作的聚光腔，内部由两只氙灯、一支YAG晶体棒组成，晶体棒位于两只氙灯中间，谐振腔体为陶瓷漫反射腔制作的聚光腔，内部由聚光腔采用陶瓷漫反射腔两只氙灯、一支YAG晶体棒、一个半反镜片组成。
膜片架采用深圳市巨匠激光器械有限公司生产的膜片架与耦合镜采用厦门法博科技有限公司生产的耦合镜。
光基座为单纯的金属铸造件，光纤为8.600μm的光纤。
准直聚焦镜，准直聚焦镜是两部分组成，由光纤准直镜和聚焦镜顺序连接组成，光纤准直器属于无源光纤器件,其主要作用是将光纤中出射的光束变成平行光束,或者将平行光束汇聚到光纤中，光纤准直器是由两部分组成,一部分是前端的准直系统,另一部分是后端的光纤连接头,主要作用是夹持光纤,同时配合外部套筒将光纤与准直系统连接起来。目前,现有的光纤准直器可以分成三大类,分别是自聚焦透镜型准直器和球透镜型准直器、C-lens透镜型准直器，在市场上均可以购买到，本实用新型选用了自聚焦透镜型准直器。
本实用新型的逆变升压电源为逆变升压脉冲激光电源，这种电源前端采用逆变稳压电路，隔离与外电网的连接，不受外电网的波动影响，而输出稳定的电源至储能电容，其逆变升压的稳定，保证了输出放电的稳定，而使整个氙灯放电的稳定，逆变升压输出可以达到700V，比普通的恒流源电源高出100多伏,使用同型号的氙灯，电源输出至氙灯的放电电流可提高到100-200A，具备真实放出450A以上电流的能力，大幅提高了激光输出的峰值功率，由于电压升高，输出电流的上升沿和下降沿更快，比普通电源快100至150μs，输出的波形更接近理想波形。
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，任何熟悉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所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种固体光纤传输激光装置，其特征在于，包括光路系统，逆变升压电源，光纤，准直聚焦镜，所述光路系统置于机柜上部壳体内，光路系统由校正指示端，全反镜片装置，谐振腔体，放大腔体，膜片架，耦合镜顺序安装在光基座上组成，光纤两端分别连接耦合镜和准直聚焦镜，逆变升压电源置于机柜下部壳体内。
2.根据权利要求1所述的一种固体光纤传输激光装置，其特征在于，还包括，水冷装置，所述水冷装置设置于所述谐振腔体与放大腔体外侧。
3.根据权利要求2所述的一种固体光纤传输激光装置，其特征在于，放大腔体与谐振腔体的晶体棒的激光入射端分别放置光阑。
4.根据权利要求3所述的一种固体光纤传输激光装置，其特征在于，所述光阑为小孔光阑。
5.根据权利要求2或3所述的一种固体光纤传输激光装置，其特征在于，放大腔体为陶瓷漫反射腔制作的聚光腔，内部由两只氙灯及一支YAG晶体棒组成，晶体棒位于两只氙灯中间。
6.根据权利要求5所述的一种固体光纤传输激光装置，其特征在于，还包括，金属反射膜；所述金属反射膜贴服于所述反射腔的内壁上。
7.根据权利要求6所述的一种固体光纤传输激光装置，其特征在于，所述金属反射膜的厚度为：1～1.5mm。
8.根据权利要求5所述的一种固体光纤传输激光装置，其特征在于，谐振腔体为陶瓷漫反射腔制作的聚光腔，内部由聚光腔采用陶瓷漫反射腔，两只氙灯、一支YAG晶体棒、一个半反镜片组成，晶体棒位于两只氙灯中间，半反镜片位于后端氙灯的后方。
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