CN207082715U - 用于光纤激光器的真空穿舱装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于光纤激光器的真空穿舱装置，将光纤激光器发射激光引入真空舱内，在真空环境中利用激光能量对工件进行加工、焊接等处理。能够避免光纤激光器发射激光在工作环境中的传输，提高了激光传输质量的同时保证了激光传输过程中的安全性。能使各光学镜片不与工作环境接触，有效解决了各光学镜片的污染问题，提高了整个装置的使用寿命和稳定性。

Description

用于光纤激光器的真空穿舱装置

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，具体的涉及一种用于光纤激光器的真空穿舱装置。

背景技术

近年来，随着光纤激光器的发展，光纤激光器的输出功率水平快速提升，单根光纤、单模输出功率已经超过2万瓦。在气体工作环境中，一方面大功率激光极易对操作人造成伤害，还会对其他设备造成损坏，另一方面激光在传播过程中也会存在能量损失。尤其当环境中存在易燃气体时，激光击穿点火易造成火灾，此时激光还易对工件造成气孔，加工质量受到影响。在真空环境中使用激光进行生产，能避免上述问题。

CN201520096080公开了一种真空激光焊接装置，此装置将激光器出光镜头置于真空舱外，激光通过真空舱壁上的观察窗后再利用真空舱内的聚焦镜将其聚焦。该真空激光穿舱装置将激光器出光镜头置于真空舱之外，激光通过位于真空舱壁上的观察窗射入真空舱内。激光器出光镜头和观察窗长期暴露在工作环境中，容易造成污染，降低了激光传输质量。尤其对于光纤激光器，激光器光纤出口的激光为扩散的，光束穿过观察窗再通过位于真空舱内的聚焦镜聚焦，将造成激光质量的下降。并且，对于大功率光纤激光器，激光能量在传输过程中的损失将会更大，且高能量激光在工作环境中传播容易对附近人员和设备造成损害。特别是，若环境中掺杂可燃气体，高能量激光可能在空气中形成击穿点火，甚至造成火灾或爆炸。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于光纤激光器的真空穿舱装置，该实用新型解决了现有技术中激光出光镜头及观察窗暴露在工作环境中，容易产生污染，降低了激光传输质量，同时所发射激光在工作环境中传播容易对操作人员和其他设备造成损害的技术问题。

本实用新型提供一种用于光纤激光器的真空穿舱装置，包括：用于产生工作激光的激光发射装置、用于形成真空的真空舱、用于聚焦准直激光的真空穿舱装置和工件控制装置，真空穿舱装置设置在真空舱一端侧壁上；工件控制装置正对真空穿舱装置设置于真空舱相对侧壁上；激光发射装置的出射端与真空穿舱装置相连接。

进一步地，空穿舱装置包括光纤接口、其内安装有准直镜片的准直镜片安装腔、其内安装有聚焦镜片的聚焦镜片安装腔和密封法兰，光纤接口的光纤连接端与激光发射装置相连接，另一端与准直镜片安装腔相连接；准直镜片安装腔的另一端与聚焦镜片安装腔相连接，聚焦镜片安装腔通过密封法兰与真空穿舱装置相连接。

进一步地，密封法兰内安装有保护镜片。

进一步地，还设有锁紧环，锁紧环设置于光纤接口的光纤连接端上。

进一步地，激光发射装置包括用于产生激光的光纤激光器和传输光纤，传输光纤的一端与光纤激光器相连接，另一端通过光纤插头与真空穿舱装置相连接。

进一步地，工件控制装置包括用于固定工件的电控三向位移平台、用于传输控制指令的穿舱接线柱和用于控制电控三向位移平台的控制计算机，穿舱接线柱穿过真空舱，一端连接于电控三向位移平台，另一端连接于控制计算机。

本实用新型的技术效果：

本实用新型提供的用于光纤激光器的真空穿舱装置，避免激光在工作环境中的传输，增加加工过程中的安全性和可靠性。避免装置中的光学镜片与工作环境的接触，提高激光的传输质量，延长装置使用寿命，提高装置对恶劣工作环境的适应性。该装置结构简单、安装方便、稳定性高、执行效率高。

本实用新型提供的用于光纤激光器的真空穿舱装置，通过将光学镜片设置于真空穿舱装置内，避免了光学镜片受到污染，提高了使用寿命。

本实用新型提供的用于光纤激光器的真空穿舱装置，通过将光纤接口将激光器光纤插头插入，光纤插头发出激光，激光通过准直、聚焦后引入真空舱，用于加工工件。从而避免了激光在气体环境中的传输。

具体请参考根据本实用新型的用于光纤激光器的真空穿舱装置提出的各种实施例的如下描述，将使得本实用新型的上述和其他方面显而易见。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例中用于光纤激光器的真空穿舱装置的结构示意图。

图例说明：

1、真空舱；2、激光发射装置；21、光纤激光器；22、传输光纤；23、光纤插头；3、真空穿舱装置；31、锁紧环；32、光纤接口；33、准直镜片；34、准直镜片安装腔；35、聚焦镜片；36、聚焦镜片安装腔；37、密封法兰；38、保护镜片；4、工件控制装置；42、电控三向位移平台；43、穿舱接线柱；44、控制计算机。

具体实施方式

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

参见图1，本实用新型提供的用于光纤激光器的真空穿舱装置，包括：用于隔绝气体的真空舱1、设置在真空舱1一端侧壁上的真空穿舱装置3、正对真空穿舱装置3设置于真空舱1侧壁上的工件控制装置4和与真空穿舱装置3相连接的激光发射装置2。激光发射装置2用于产生工作所需激光。真空穿舱装置3用于将激光准直后引入真空舱内。工件控制装置4用于控制工件在真空舱内的运动。

该用于光纤激光器的真空穿舱装置，通过将工件和激光引入真空舱内，同时通过设置于真空舱外的相应装置实现对激光和工件的控制，使得工件加工过程能完全在真空舱内完成。该装置避免了激光在传输过程中与工作环境的接触，消除了激光对操作人员和设备造成损害的可能。同时，该装置各光学器件不与工作环境接触，避免造成污染，有效提高了激光的传输质量。

优选的，真空穿舱装置3包括光纤接口32、其内安装有准直镜片33的准直镜片安装腔34、其内安装有聚焦镜片35的聚焦镜片安装腔36和其内安装有保护镜片38的密封法兰37，光纤接口32的光纤连接端与激光发射装置2相连接，另一端与准直镜片安装腔34相连接；准直镜片安装腔34的另一端与聚焦镜片安装腔36相连接，聚焦镜片安装腔36通过密封法兰37与真空穿舱装置3相连接。真空穿舱装置3的设置避免了光学镜片暴露在气体环境中，避免光学镜片受到污染，提高装置使用寿命。

激光发射装置2发出的激光为扩散的，经过真空穿舱装置3内各光纤透镜的调整，从而能聚焦在工件表面，以实现对工件的处理。准直镜片33用于将光纤激光器21发出的发散的激光转换成准直的平行光。聚焦镜片35用于将准直的平行光聚焦于真空舱1内的工件表面。在聚焦镜片35与真空舱1内工件之间设置有密封法兰37和保护镜片38。密封法兰37用于将整个真空穿舱装置3密封安装于真空舱1的壁面上。聚焦镜片可根据实际应用需求更换成不同焦距的镜片。

优选的，密封法兰内安装有保护镜片。保护镜片38密封固定于密封法兰37内部，用于防止激光作用工件的过程中，所产生的溅射颗粒或杂质损伤聚焦镜片。

优选的，为了提高激光发射装置2与真空穿舱装置3的连接紧密度，还设有锁紧环31，锁紧环31设置于光纤接口32的光纤连接端上。

优选的，激光发射装置2包括用于产生激光的光纤激光器21和传输光纤22，传输光纤22的一端与光纤激光器21相连接，另一端通过光纤插头23与真空穿舱装置3相连接。

优选的，工件控制装置4包括用于固定工件的电控三向位移平台42、用于传输控制指令的穿舱接线柱43和用于控制电控三向位移平台42的控制计算机44，穿舱接线柱43穿过真空舱1，一端连接于电控三向位移平台42，另一端连接于控制计算机44。通过穿舱接线柱43即可实现操作员在真空舱1外对工件的运动进行控制，又能实现工件在真空环境下接受激光处理。显然穿舱接线柱43与真空舱1相接处需要实现密封，才能保证真空舱1内的真空环境。电控三向位移平台42用于固定工件，且根据加工要求移动工件。

以上各部件的安装按现有方法进行即可，例如光纤接口32与准直镜片安装腔34通过螺钉紧密连接。准直镜片33通过镜片压圈或螺钉安装于准直镜片安装腔34内。方便安装和更换准直镜片。聚焦镜片35通过镜片压圈安装于聚焦镜片安装腔36内。准直镜片安装腔34和聚焦镜片安装腔36为一体化加工。聚焦镜片安装腔36与密封法兰37通过螺钉紧密连接。方便安装、更换聚焦镜片和保护镜片。密封法兰37密封固定于真空舱1壁面上。保护镜片38一侧通过镜片压圈与聚焦镜片安装腔36压紧连接，另一侧通过真空密封垫圈与密封法兰37紧密连接。工件其表面位于真空舱1内的焦平面上，且固定于电控三向位移平台42上。电控三向位移平台42通过穿舱接线柱43与控制计算机44连接。保护镜片38通过真空密封垫圈与密封法兰37紧密连接，保证整个装置的密封性和抗压性。

使用时，首先将光纤插头23插入光纤接口32内，再旋转位于光纤接口32头部的锁紧环31，将光纤插头23在光纤接口32内的位置固定。光纤激光器21发出激光经传输光纤22和光纤插头23后发出发散的激光，激光在光纤接口32内传输，经过位于准直镜片安装腔34内的准直镜片33后，转换成准直的平行光。准直的平行光经过位于聚焦镜片安装腔36内的聚焦镜片35后汇聚。汇聚的激光通过位于密封法兰37内的保护镜片38后聚焦在位于真空舱1内的工件表面。同时，控制计算机44根据实际加工要求，实时控制位于真空舱1内部的电控三向位移平台42，进而控制固定于电控三向位移平台42上的工件的移动，完成对工件的加工。

本领域技术人员将清楚本实用新型的范围不限制于以上讨论的示例，有可能对其进行若干改变和修改，而不脱离所附权利要求书限定的本实用新型的范围。尽管己经在附图和说明书中详细图示和描述了本实用新型，但这样的说明和描述仅是说明或示意性的，而非限制性的。本实用新型并不限于所公开的实施例。

通过对附图，说明书和权利要求书的研究，在实施本实用新型时本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变形。在权利要求书中，术语“包括”不排除其他步骤或元素，而不定冠词“一个”或“一种”不排除多个。在彼此不同的从属权利要求中引用的某些措施的事实不意味着这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求书中的任何参考标记不构成对本实用新型的范围的限制。

Claims (6)

1.一种用于光纤激光器的真空穿舱装置，其特征在于，包括：用于产生工作激光的激光发射装置、用于形成真空的真空舱、用于聚焦准直激光的真空穿舱装置和工件控制装置，所述真空穿舱装置设置在所述真空舱一端侧壁上；

所述工件控制装置正对所述真空穿舱装置设置于所述真空舱相对侧壁上；

所述激光发射装置的出射端与所述真空穿舱装置相连接。

2.根据权利要求1所述的用于光纤激光器的真空穿舱装置，其特征在于，所述真空穿舱装置包括光纤接口、其内安装有准直镜片的准直镜片安装腔、其内安装有聚焦镜片的聚焦镜片安装腔和密封法兰，所述光纤接口的光纤连接端与所述激光发射装置相连接，另一端与所述准直镜片安装腔相连接；

所述准直镜片安装腔的另一端与所述聚焦镜片安装腔相连接，所述聚焦镜片安装腔通过密封法兰与所述真空穿舱装置相连接。

3.根据权利要求2所述的用于光纤激光器的真空穿舱装置，其特征在于，所述密封法兰内安装有保护镜片。

4.根据权利要求2所述的用于光纤激光器的真空穿舱装置，其特征在于，还设有锁紧环，所述锁紧环设置于所述光纤接口的光纤连接端上。

5.根据权利要求1所述的用于光纤激光器的真空穿舱装置，其特征在于，所述激光发射装置包括用于产生激光的光纤激光器和传输光纤，所述传输光纤的一端与所述光纤激光器相连接，另一端通过光纤插头与所述真空穿舱装置相连接。

6.根据权利要求1所述的用于光纤激光器的真空穿舱装置，其特征在于，所述工件控制装置包括用于固定工件的电控三向位移平台、用于传输控制指令的穿舱接线柱和用于控制所述电控三向位移平台的控制计算机，所述穿舱接线柱穿过所述真空舱，一端连接于所述电控三向位移平台，另一端连接于所述控制计算机。