CN204885803U - 光纤激光器及其安全连锁装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了光纤激光器及其安全连锁装置，该安全连锁装置包括采样模块，与光纤激光器连接，用于采集光纤激光器的前向光信号和后向光信号；信号转换装置，与所述采样模块连接，用于将前向光信号转换为第一电信号，将后向光信号转换为第二电信号；以及逻辑控制电路，与所述信号转换装置连接，用于接收第一电信号和第二电信号；并将第一电信号和第二电信号分别转换为对应的前向功率和后向功率；之后，比较前向功率、后向功率和泵浦功率的线性关系。该光纤激光器为在传统光纤激光器上连接一个用于采集前向功率和后向功率，并比较泵浦功率与前向功率和后向功率之间线性关系的安全连锁装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤激光器保护装置，具体涉及光纤激光器及其安全连锁装置。
背景技术
目前，光纤激光器已经在社会生产及科研领域获得了广泛的应用。然而，光纤激光器（特别是高功率光纤激光器）的器件或者光纤损伤，容易诱发光纤熔融(FiberFusion)现象。此现象极易引起级联效应，导致其余主光路器件和光纤损毁，造成整个光纤激光器系统崩溃。
此外，由于各种原因导致的光纤激光器信号光反向放大，反向放大自发辐射效应，非线性效应（如受激布里渊散射等）等亦会严重影响整个光纤激光器的安全运行和有效输出。为了解决上述问题，传统保证光纤激光器的安全仅仅依靠传统的监测主光路器件的温度，采用这种方式虽能起到一定的保护作用，但整体而言存在着反应时间慢，可靠性差等问题。
因此，光纤激光器亟需一种安全连锁装置，最大限度地减小光纤激光器系统故障时产生的损失，以有效地保障光纤激光器正常和稳定运行。
实用新型内容
针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的光纤激光器及其安全连锁装置与安全连锁控制方法通过分析泵浦功率与前向功率和后向功率之间的关系，来快速切断光纤激光器供电电源。
为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：
在本实用新型的一个实施例中，提供一种光纤激光器的安全连锁装置，其包括：
采样模块，与光纤激光器连接，用于采集光纤激光器的前向光信号和后向光信号；
信号转换装置，与所述采样模块连接，用于将前向光信号转换为第一电信号，将后向光信号转换为第二电信号；以及
逻辑控制电路，与所述信号转换装置连接，用于接收第一电信号和第二电信号；并将第一电信号和第二电信号分别转换为对应的前向功率和后向功率；之后，比较前向功率、后向功率和泵浦功率的线性关系。
在本实用新型的另一个实施例中，提供一种光纤激光器，其包括上述提到的安全连锁装置。
本实用新型的光纤激光器的安全连锁装置的工作原理为：当光纤激光器处于正常运行状态时，其前向功率、后向功率随泵浦功率增加呈近似线性增长；当光纤激光器出现异常时（包括器件损毁以及非线性效应等），前向功率将不再随泵浦功率线性上升，或后向功率不随泵浦功率线性上升。
本实用新型的有益效果为：通过采集光纤激光器的前向光信号和后向光信号，并读取前向光信号转换的电信号对应的前向功率，后向光信号转换的电信号对应的后向功率；当出现前向功率和后向功率任一不再随泵浦功率线性上升的情形时，快速切断光纤激光器供电电源并给出报警信息，从而达到保护光纤激光器的目的和最大限度地减少光纤激光器故障时的损失。
附图说明
图1为光纤激光器安全连锁装置一个实施例的原理框图。
图2为光纤激光器安全连锁装置另一个实施例的原理框图。
图3为光纤激光器一个实施例的原理框图。
图4为光纤激光器另一个实施例的原理框图。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。
在本实用新型的安全连锁装置工作之前，需要先对光纤激光器的前向信号与泵浦功率的比值和后向信号与泵浦功率的比值进行标定，同时将前向光信号转换的电信号与前向功率的对照表、后向光信号转换的电信号与后向功率的对照表和与安全连锁装置连接的光纤激光器的泵浦功率存储于安全连锁装置内。
参考图1，图1示出了光纤激光器安全连锁装置一个实施例的原理框图；如图1所示，该光纤激光器安全连锁装置包括采样装置、信号转换装置和逻辑控制电路。
参考图3，图3示出了光纤激光器一个实施例的原理框图，如图3所示，该光纤激光器可以包括安全连锁装置及依次连接在一起的振荡器、放大器和准直器。其中，安全连锁装置分别与振荡器和放大器连接。
参考图4，图4示出了光纤激光器另一个实施例的原理框图，如图4所示，该光纤激光器也可以包括安全连锁装置及依次连接在一起的振荡器和准直器。其中，安全连锁装置分别与振荡器的输入端和输出端连接。
如图1所示，该采样模块与光纤激光器连接，用于采集光纤激光器的前向光信号和后向光信号。
在本发明的一个实施例中，该采样模块可以由前向光采样器和后向光采样器组成，具体可以参考图2。
当光纤激光器包括安全连锁装置及依次连接在一起的振荡器、放大器和准直器时，前向光采样器与光纤激光器的放大器连接，用于采集放大器输出的前向光信号；后向光采样器与光纤激光器的振荡器连接，用于采集振荡器输出的后向光信号。
此时，在进行光信号采集时，优选前向光采样器设置于放大器输出尾纤上，后向光采样器设置于振荡器后向尾纤上。
当光纤激光器包括安全连锁装置及依次连接在一起的振荡器和准直器时，前向光采样器与光纤激光器的振荡器的输出端连接，用于采集振荡器输出端的前向光信号；后向光采样器与光纤激光器的振荡器的输入端连接，用于采集振荡器输入端的后向光信号。
使用时，前向光采样器和后向光采样器均为与被采样光纤匹配的光纤分束器，该光纤分束器的采样比例优选为1/100或1/1000。
如图1所示，信号转换装置与采样模块连接，用于将前向光信号转换为第一电信号，将后向光信号转换为第二电信号。
在本实用新型的一个实施例中，信号转换装置由第一光电二极管和第二光电二极管组成，具体参见附图2。其中，第一光电二极管与前向光采样器连接，用于将前向信号光转换为第一电信号；第二光电二极管与后向光采样器连接，用于将后向信号光转换为第二电信号。
其中，第一光电二极管和第二光电二极管在测量功率范围内是线性响应的。
再次参考图1，逻辑控制电路与信号转换装置连接，用于接收第一电信号和第二电信号；并将第一电信号和第二电信号分别转换为对应的前向功率和后向功率；之后，比较前向功率、后向功率和泵浦功率的线性关系，该步骤由逻辑控制电路内具有比较功能的比较器实现。
如图2所示，该逻辑控制电路可以包括信号放大电路和逻辑判断电路；其中，信号放大模块与信号转换装置连接，用于接收第一电信号和第二电信号，并对第一电信号和第二电信号经进行放大和滤波处理。这样处理后，可以避免第一电信号和第二电信号过小及其内部存在的杂波影响后续准确地比较。
逻辑判断电路与信号放大模块连接，用于读取滤波处理后并将第一电信号和第二电信号分别转换为对应的前向功率和后向功率；之后，比较前向功率、后向功率和泵浦功率的线性关系，该步骤由逻辑判断电路内具有比较功能的比较器实现。
在比较过程中，发现前向功率不随泵浦功率线性上升，或后向功率不随泵浦功率线性上升时，表明光纤激光器可能处于异常状态，于是逻辑控制电路快速地切断光纤激光器供电电源，使光纤激光器停止工作，以避免光纤激光器发生故障。
在比较过程发现前向功率和后向功率泵浦功率增加同时呈线性增加，则表明光纤激光器处于正常工作状态。
虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (8)
1.光纤激光器的安全连锁装置，其特征在于，包括：
采样模块，与光纤激光器连接，用于采集光纤激光器的前向光信号和后向光信号；
信号转换装置，与所述采样模块连接，用于将前向光信号转换为第一电信号，将后向光信号转换为第二电信号；以及
逻辑控制电路，与所述信号转换装置连接，用于接收第一电信号和第二电信号；并将第一电信号和第二电信号分别转换为对应的前向功率和后向功率；之后，比较前向功率、后向功率和泵浦功率的线性关系。
2.根据权利要求1所述的光纤激光器的安全连锁装置，其特征在于，所述采样模块由前向光采样器和后向光采样器组成；所述前向光采样器与所述光纤激光器的放大器连接，用于采集放大器输出的前向光信号；所述后向光采样器与所述光纤激光器的振荡器连接，用于采集振荡器输出的后向光信号。
3.根据权利要求2所述的光纤激光器的安全连锁装置，其特征在于，所述前向光采样器设置于放大器输出尾纤上，所述后向光采样器设置于振荡器后向尾纤上。
4.根据权利要求1所述的光纤激光器的安全连锁装置，其特征在于，所述采样模块由前向光采样器和后向光采样器组成；所述前向光采样器与所述光纤激光器的振荡器的输出端连接，用于采集振荡器输出端的前向光信号；所述后向光采样器与所述光纤激光器的振荡器的输入端连接，用于采集振荡器输入端的后向光信号。
5.根据权利要求4所述的光纤激光器的安全连锁装置，其特征在于，所述信号转换装置由第一光电二极管和第二光电二极管组成；所述第一光电二极管与所述前向光采样器连接，用于将所述前向信号光转换为第一电信号；所述第二光电二极管与所述后向光采样器连接，用于将所述后向信号光转换为第二电信号。
6.根据权利要求1-5任一所述的光纤激光器的安全连锁装置，其特征在于，所述逻辑控制电路包括：
信号放大模块，与信号转换装置连接，用于接收第一电信号和第二电信号，并对第一电信号和第二电信号经进行放大和滤波处理；以及
逻辑判断电路，与所述信号放大模块连接，用于读取滤波处理后并将第一电信号和第二电信号分别转换为对应的前向功率和后向功率；之后，比较前向功率、后向功率和泵浦功率的线性关系。
7.根据权利要求2-4任一所述的光纤激光器的安全连锁装置，其特征在于，所述前向光采样器和所述后向光采样器均为光纤分束器；所述光纤分束器的采样比例为1/100或1/1000。
8.光纤激光器，其特征在于，其包括如权利要求1-7任一所述的安全连锁装置。
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| CN201520519312.3U CN204885803U (zh) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | 光纤激光器及其安全连锁装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114397093A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-04-26 | 四川中久大光科技有限公司 | 一种光纤激光器功率监测系统及安全联锁方法 |
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- 2015-07-17 CN CN201520519312.3U patent/CN204885803U/zh not_active Expired - Fee Related
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