CN205231706U - 一种高功率激光系统保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种高功率激光系统保护电路，由电源接头（1）、低温熔断漆包导线（2）、PD（3）、保护电阻（4）、温度开关（5）和保险丝（6）组成。用低温熔断漆包导线将PD和保护电阻并连后，再与温度开关、保险丝和电源接头按正进负出连接起来。激光器件发热时低温熔断漆包导线和温度开关断开；激光器件有散射光时PD电阻便非常小，保险丝断开。分别保护高功率激光的输出光纤、高功率准直器壳体发热部位和器件内部易散射光部位。多重保护更加安全可靠；保险丝可替换或选用能重连材料的保险丝，便于维护；结构简单紧凑，便于集成，成本更低。广泛应用于高功率准直器、高功率隔离器、高功率切割头、高功率打标机等各类高功率激光系统中。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光加工、激光通信、激光医疗、军事、科学研究等领域，尤其是一种高功率激光系统保护电路。
背景技术
在现代高功率激光产品广泛应用于光纤传感、激光通信、激光加工、医疗、军事、科学研究等领域，由于高功率激光产品在使用时往往受到外界环境影响，温度、湿度、空气洁净度都会影响其自身寿命，而且这种影响在高功率激光的作用下往往会形成恶性循环，使得激光产品会快速老化，其结果不仅会导致产品自身的损坏，其高功率激光经散射或反射到激光泵浦或其他光电设备上，极易导致整个系统被烧坏瘫痪。目前的高功率激光产品都是针对问题集中位置进行单一保护，国外有用单一铜漆包线作为保护电路，然而铜漆包线的熔点非常高，而且导致高功率激光产品损毁的影响因素有很多，影响的大小和效果都不尽相同，常常出现保护电路完好，但激光产品甚至整个激光系统出现问题。
本实用新型揭示的保护电路，从光、电、热多方位，多种保护方式来解决上述问题，使高功率激光产品使用更加安全，系统保护更加智能，更加方便。广泛应用于高功率准直器、高功率隔离器、高功率切割头、高功率打标机等各类高功率激光系统中。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种高功率激光系统保护电路，三重保护使高功率激光系统出现问题时保护电路自动断开，让控制激光器的电源自动断电，使用更加安全、智能、实用、方便。
为了实现上述目的，本实用新型的一种高功率激光系统保护电路由电源接头1、低温熔断漆包导线2、PD3、保护电阻4、温度开关5和保险丝6组成。用低温熔断漆包导线2将PD3和保护电阻4并连后，再与电源接头1、温度开关5和保险丝6按正进负出连接起来。
将低温熔断漆包导线2其中的一段置于高功率激光的传输光纤旁，正负导线与光纤等长。将温度开关置于高功率准直器壳体内易发热部位。将PD置于高功率准直器壳体内易散射出光的部位。
优选的，所述的低温熔断漆包导线2可以是跟高功率准直器的发热量和保护温度相对应的温度等级的铝漆包线，也可以是能够在130℃-600℃内熔断且导电良好的导线，导线外有绝缘套管或绝缘涂覆层。
优选的，所述的温度开关5断开所需的温度是与高功率准直器的发热量和保护温度相对应的温度。
优选的，所述的PD3可以是光电二极管，也可以是在光的照射下电阻从非常大甚至无穷大迅速变小的光电器件，其响应波段涵盖器件工作波长，光照达到器件散射的光能量时，其电阻趋近于0Ω。
优选的，所述的电源接头1所用电压低于36V安全电压且其电压值与保护电阻（4）的阻值的比值低于保险丝6的熔断电流值，其电压值与器件散射光照下的PD（3）的阻值的比值高于保险丝的熔断电流值。
优选的，所述的保险丝6可以是低电量熔断的保险丝，将其置于激光器件外部的保护盒内，保险丝熔断后可以更换；也可以是自重连保险丝，当电流变大后保险丝熔断或其电阻变大至电流阻断；当电流变小，电流值低于保险丝的切断电流时，熔断的保险丝在一段时间后能够自动重新连接，或电阻变无穷大的保险丝在一段时间内电阻变小至初始值，使电路重新联通。
本实用新型描述的一种高功率激光系统保护电路，通过低温熔断漆包导线2、温度开关5和PD-保险丝分别保护高功率激光的传输光纤、高功率准直器壳体发热部位和器件内部易散射光部位。多重保护更加安全可靠；保险丝可替换或选用能重连材料的保险丝，便于维护；结构简单紧凑，便于集成，成本更低。广泛应用于高功率准直器、高功率隔离器、高功率切割头、高功率打标机等各类高功率激光系统中。
附图说明
图1是本实用新型实例提供的一种高功率激光系统保护电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，用低温熔断漆包导线2将PD和保护电阻4并连后，再与电源接头1、温度开关5和保险丝6按正进负出连接起来。
将低温熔断漆包导线2其中的一段置于高功率激光的传输光纤旁，正负导线与光纤等长。将温度开关5置于高功率准直器壳体内易发热部位。将PD3置于高功率准直器壳体内易散射出光的部位。电源接头1固定封装在高功率准直器管壳或尾纤盒上。
对于熔断电阻丝，将电阻丝封装在激光器器件壳体外侧或尾纤盒内，能够方便替换保险丝。
正常工作时，高功率准直器管壳和铠装光缆内部全封闭没有任何光线，器件发热量比较小，保护电路正常工作。
当器件出光端面出现脏污或其它问题时，高功率激光在器件内部发生散射，散射出来的光被PD3接收到以后，其电阻值迅速下降，并联电路电阻趋近于0，联路短路，电流变得非常大，保险丝发热并积累大量的热量而断开或电阻变无穷大，保护电路断路，泵浦激光器断电保护开关便会切断电源，此时泵浦激光器没有激光输出。
没有激光出射后，高功率准直器管壳内没有光散射出来，PD没有接收到光，对于自重连的电阻而言，此时熔断后的保险丝或电阻变大的保险丝，经过一段时间后，保险丝温度降低，重新接起来或电阻变小，保护电路再次通路，当排除了激光产品的问题后，重新打开泵浦激光器的电源，保护电路再次正常工作。
对于熔断保险丝，只需要将熔断的保险丝取下来，替换上新的保险丝，保护电路再次通路，当排除了激光产品的问题后，重新打开泵浦激光器的电源，保护电路再次正常工作。
如果散射出来的光没有被PD接收，或者散射光强度不够，不足以让PD电阻变得足够小，从而使保险丝断电，此时激光能量急剧积累，壳体内部温度迅速上升，当温度高于温度开关5的断开温度时，温度开关5断开，保护电路断路，泵浦激光器断电保护开关便会切断电源，此时没有激光输出。从而保护激光泵浦系统。
一旦没有激光输出后，高功率准直器管壳内温度会逐渐降低，过一段时间后温度逐渐降低，当温度低于温度开关5的闭合温度时，温度开关5重新闭合，由于泵浦激光器断电保护开关已将电源断开，泵浦激光器不会重新工作，直到被重新启动。
当输出光纤出现光损，或者散射回来的光反射回输出光纤，并伴有散射时，光纤温度急剧升高，达到低温熔断漆包导线2的熔点时，低温熔断漆包导线2断开，保护电路断路，泵浦激光器电源断开。
由于高功率准直器管壳和光缆都是封闭结构，所以最前端的输出透镜位置和光纤包层端面位置以及熔接点位置一般最先出现问题，从而前段被处理过的光纤位置最先散射出光，PD最先检测到，其次是光能量转化成热能并急剧积累，使得管壳内温度升高，此时温度开关5便会检测到温度变化。当散射光和热量继续往后传输此时才会传输到光纤上，若散射光能量较高，光纤周围温度较高，此时低温熔断漆包导线2才能断开。
同时因为保险丝和温度开关都能够替换或自我闭合，所以如果出现准直器端面脏污等问题，导致光电开关或温度开关5断开，而低温熔断漆包导线2还没断开，将高功率光纤准直器问题解决后，高功率准直器及其保护电路可重新开机使用，减少器件返工，提高产品利用率，大大减少维护成本。
由于采用了上述方案，本实用新型提供的低温熔断漆包导线2将PD和保护电阻并连后，再与温度开关、保险丝和电源接头按正进负出连接起来。激光器件发热时低温熔断漆包导线2和温度开关5断开；激光器件有散射光时PD电阻便非常小，保险丝断开。分别保护高功率激光的输出光纤、高功率准直器壳体发热部位和器件内部易散射光部位。多重保护使得高功率激光系统使用更加安全可靠；保险丝可替换或选用能重连材料的保险丝，便于维护；结构简单紧凑，便于集成，成本更低。广泛应用于高功率准直器、高功率隔离器、高功率切割头、高功率打标机等各类高功率激光系统中。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种高功率激光系统保护电路，其特征在于：所述的一种高功率激光系统保护电路，由电源接头（1）、低温熔断漆包导线（2）、PD（3）、保护电阻（4）、温度开关（5）和保险丝（6）组成，低温熔断漆包导线（2）将PD和保护电阻（4）并连后，再与电源接头（1）、温度开关（5）和保险丝（6）按正进负出连接起来。
2.如权利要求1所述的高功率激光系统保护电路，其特征在于：低温熔断漆包导线（2）可以是跟高功率准直器的发热量和保护温度相对应的温度等级的铝漆包线，也可以是能够在130℃-600℃内熔断且导电良好的导线，导线外有绝缘套管或绝缘涂覆层；并将其中的一段置于高功率激光的传输光纤旁，正负导线与光纤等长。
3.如权利要求1所述的高功率激光系统保护电路，其特征在于：温度开关（5）断开所需的温度是与高功率准直器的发热量和保护温度相对应的温度，并将其置于高功率准直器壳体内易发热部位。
4.如权利要求1所述的高功率激光系统保护电路，其特征在于：PD（3）可以是光电二极管，也可以是在光的照射下电阻从非常大迅速变得非常小的光电器件，其响应波段涵盖器件工作波长，光照达到器件散射的光能量时，其电阻趋近于0Ω，并将其置于高功率准直器壳体内易散射出光的部位。
5.如权利要求1所述的高功率激光系统保护电路，其特征在于：电源接头（1）与泵浦激光驱动电源的控制电源相连接，所用电压低于36V安全电压且其电压值与保护电阻（4）的阻值的比值低于保险丝（6）的熔断电流值，其电压值与器件散射光照下的PD（3）的阻值的比值高于保险丝的熔断电流值。
6.如权利要求1所述的高功率激光系统保护电路，其特征在于：保险丝（6）可以是低电量熔断的保险丝，将其置于激光器件外部的保护盒内，保险丝熔断后可以更换；也可以是自重连保险丝，当电流变大后保险丝熔断或其电阻变大至电流阻断；当电流变小，电流值低于保险丝的切断电流时，熔断的保险丝在一段时间后能够自动重新连接，或电阻变无穷大的保险丝在一段时间内电阻变小至初始值，使电路重新联通。
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