CN209919099U - 一种激光外部耦合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例适用于激光传输技术领域，提供了一种激光外部耦合装置，本实用新型包括第一光纤连接座、输入光纤、第一固定座、准直镜片组件、耦合镜片组件、第二固定座、第二光纤连接座以及输出光纤，输入光纤位于激光器上，输入光纤用于发射激光，激光穿过准直镜片组件后形成平行光束，平行光束进入耦合镜片组件，经过耦合镜片组件后聚焦成一个激光点，输出光纤接收激光点并传输到加工头。本实用新型的激光外部耦合装置安装于激光器外部，可以避免用激光器自带的输出光纤直接加工，当需要加工不同厚度的产品时或出现操作光纤损坏的情况，只需要更换激光外部耦合装置的输出光纤，就可以继续生产，不会耽误生产加工进度。

Description

一种激光外部耦合装置

技术领域

本实用新型属于激光传输技术领域，尤其涉及一种激光外部耦合装置。

背景技术

在工业激光器加工过程中，同一种激光器在加工不同材料，或者加工不同厚度产品时，经常需要更换输出光纤的芯径来达到最佳的加工效果。例如在焊接薄板时，若焊接光斑太小，激光的功率密度很高，焊接时表面容易产生飞溅，裂纹，气孔，焊缝不平等焊接缺陷，而更换输出光纤的操作较为复杂。另外，激光器用自带输出光纤直接加工时，尤其是一些反射率高的材料如铝合金，紫铜等材料，因为工件表面的反射率很高，会有相当一部分激光返回到激光器输出光纤头，在长时间使用时，光纤头可以能会被打伤。激光器直接输出光纤维修需要拆开激光器模块，操作比较复杂，还有很多时候现场条件不允许现场维修，只能返厂处理，整个维修成本和时间成本很高。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于提供一种激光外部耦合装置，旨在解决现有技术中激光器的输出光纤更换或维修时操作复杂的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种激光外部耦合装置，其包括第一光纤连接座、输入光纤、第一固定座、准直镜片组件、耦合镜片组件、第二固定座、第二光纤连接座以及输出光纤，所述输入光纤安装在所述第一光纤连接座上，所述输出光纤安装在所述第二光纤连接座上；

所述准直镜片组件固定在所述第一固定座上，所述第一固定座与所述第一光纤连接座固定连接，所述耦合镜片组件固定在所述第二固定座上，所述第二固定座与所述二光纤连接座固定连接，所述输入光纤发射的激光穿过所述准直镜片组件后形成平行光束，所述平行光束进入所述耦合镜片组件，经过所述耦合镜片组件后聚焦成一个激光点，所述输出光纤接收所述激光点并输出。

进一步地，所述准直镜片组件包括第一镜片安装座和准直镜片，所述准直镜片安装在所述第一镜片安装座上，所述第一镜片安装座固定在所述第一固定座上，所述耦合镜片组件包括第二镜片安装座和耦合镜片，所述耦合镜片安装在所述第二镜片安装座上，所述第二镜片安装座固定在所述第二固定座上。

进一步地，所述激光外部耦合装置还包括用于反射所述平行光束的反射镜片组件，所述反射镜片组件位于所述准直镜片组件和所述耦合镜片组件之间的所述平行光束的传输路径上，所述反射镜片组件包括反射座和全反镜片，所述全反镜片安装在所述反射座上；

所述输入光纤发射的激光穿过所述准直镜片后形成第一平行光束，所述第一平行光束经过所述全反镜片反射后形成第二平行光束，所述第二平行光束经过所述耦合镜片后聚焦成一个激光点，所述输出光纤接收所述激光点。

进一步地，所述激光外部耦合装置还包括密封罩，所述密封罩罩盖所述第一固定座、所述准直镜片组件、所述耦合镜片组件以及所述第二固定座，所述密封罩与所述第一镜片安装座密封固定连接，所述密封罩与所述第二镜片安装座密封固定连接。

进一步地，所述第一固定座内部设置有第一冷却水路，所述第二固定座内部设置有第二冷却水路，所述第一冷却水路的两端分别连接有第一进水口和第一出水口，所述第一进水口和所述第一出水口设置在所述第一固定座外壁上，所述第二冷却水路的两端分别连接有第二进水口和第二出水口，所述第二进水口和所述第二出水口设置在所述第二固定座外壁上。

进一步地，所述输出光纤的周围设置有检测所述输出光纤温度的温度探头。

进一步地，所述激光外部耦合装置的底部设置有脚垫。

本实用新型实施例与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型包括输入光纤、准直镜片组件、耦合镜片组件以及输出光纤，输入光纤位于激光器上，输入光纤发射的激光穿过准直镜片组件后形成平行光束，平行光束进入耦合镜片组件，经过耦合镜片组件后聚焦成一个激光点，输出光纤能够接收激光点并传输到加工头进行加工，这样可以避免用激光器自带的输出光纤直接加工，当需要加工不同厚度的产品时，可以直接更换激光外部耦合装置，操作简便，如果出现操作光纤损坏的情况，此时也只需要更换激光外部耦合装置的输出光纤，就可以继续生产，不会耽误生产加工进度。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的激光外部耦合装置整体结构示意图；

图2是图1所示的激光外部耦合装置剖视结构示意图；

图3是图1所示的激光外部耦合装置主视结构示意图。

在附图中，各附图标记表示：

1、第一光纤连接座；2、输入光纤；3、第一固定座；5、第二固定座；6、第二光纤连接座；7、输出光纤；41、第一镜片安装座；42、准直镜片；81、第二镜片安装座；82、耦合镜片；91、反射座；92、全反镜片；11第一平行光束；12、第二平行光束；13、密封罩；14、第一进水口；15、第一出水口；16、第二进水口；17、第二出水口；18、脚垫。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图3所示，是本实用新型实施例提供的一种激光外部耦合装置，激光外部耦合装置包括第一光纤连接座1、输入光纤2、第一固定座3、准直镜片组件、耦合镜片组件、第二固定座5、第二光纤连接座6以及输出光纤7，准直镜片42组件包括第一镜片安装座41和准直镜片42，准直镜片42安装在第一镜片安装座41上，第一镜片安装座41固定在第一固定座3上，耦合镜片82组件包括第二镜片安装座81和耦合镜片82，耦合镜片组件包括第二镜片安装座81和耦合镜片82，第二镜片安装座81固定在第二固定座5上，输入光纤2安装在第一光纤连接座1上，输出光纤7安装在第二光纤连接座6上；

如图2所示，输入光纤2为激光器自带光纤，输入光纤2发射激光，激光穿过准直镜片42后形成平行光束，平行光束进入耦合镜片82组件，经过耦合镜片82组件后聚焦成一个激光点，输出光纤7接收激光点并传输到激光加工的加工头，准直镜片42组件固定在第一固定座3上，第一固定座3与第一光纤连接座1固定连接，耦合镜片82组件固定在第二固定座5上，第二固定座5与二光纤连接座固定连接。在实际加工过程中，可以根据不同的加工工艺要求，更换准直镜片42和耦合镜片82的焦距配比，比如1:0.8、1:1.4、1:2等，从而起到调节耦合进不同芯径光纤的需求。另外，准直镜片42和耦合镜片82可以采用扩束镜或其他光纤元件。通过精确调节第二镜片安装座81的位置，可确保传输激光可以被输出光纤7接收，并在输出光纤7中全反射传输到加工头上，对产品进行加工。激光器输出功率可以为100W～6000W。第一固定座3中可以更换不同光纤连接头来适配不同种类的输入光纤2的接头，同样地，第二固定座5中也可以更换不同光纤连接头来适配不同种类的输出光纤7的接头。考虑到输出光纤7在维修时会更换的情况，第二固定座5中的光纤连接头可以设计为带有定位结构的光纤连接头，如与输出光纤7的接头之间采用锥面定位或定位销定位等，这样是为了保证每次光纤插拔时，光纤位置精确，这样可以避免更换光纤需要重新调试耦合的情况出现。

优选的，输出光纤7的周围设置有检测输出光纤7温度的温度探头(图中未示出)。温度探头与控制系统相连，温度探头可将探测到的温度信号反馈到控制系统中，通过设定一个安全的温度值，当激光外部耦合装置内部为高功率激光传输时(激光输出功率≥2000W)，输出光纤7的温度较高并超过设定的安全温度值，控制系统工作，及时切断激光器电源，停止发射出激光，起到保护输出光纤7和生产人员的作用，防止出现重大生产事故。在其他实施例中，也可以采用温度传感器检测镜片温度，本实施例对此没有限制。另外，本实用新型实施例的激光外部耦合装置还设置有水冷结构，第一固定座3内部设置有第一冷却水路(图中未示出)，第二固定座5内部设置有第二冷却水路(图中未示出)，第一冷却水路的两端分别连接有第一进水口14和第一出水口15，第一进水口14和第一出水口15设置在第一固定座3外壁上，第二冷却水路的两端分别连接有第二进水口16和第二出水口17，第二进水口16和第二出水口17设置在第二固定座5外壁上。冷却液从进水口流入，在冷却水路中充分流动，再从出水口流出，使镜片的热量连续不断地通过冷却液带走，使装置内部始终维持在适宜温度范围内，减少因镜片过热产生变形而导致的加工质量不良的影响，保证了加工质量和效率。在其他实施例中，冷却液也可以采用水溶液或无水冷却液，例如乙二醇水溶液等。

上述实施例中，如图2所示，激光外部耦合装置还包括用于反射平行光束的反射镜片组件，反射镜片组件位于准直镜片组件和耦合镜片组件之间的平行光束的传输路径上，反射镜片组件包括反射座91和全反镜片92，全反镜片92安装在反射座91上，输入光纤2发射的激光穿过准直镜片42后形成第一平行光束11，第一平行光束11经过全反镜片92反射后形成第二平行光束12，第二平行光束12经过耦合镜片82后聚焦成一个激光点，输出光纤7接收激光点，并全反射传输到加工头上，对产品进行加工。进一步地，反射座91上也设置有温度探头，以便检测全反镜片92的温度，因为若当全反镜片92的温度太高时，同样会造成输出光纤7的温度升高。优选的，第一平行光束和第二平行光束相互垂直准直镜片42的轴线和耦合镜片82的轴线相互垂直。在其他实施例中，也可以不设置反射镜片组件，即准直镜片42和耦合镜片82的轴线相互重合。实际上，准直镜片42的轴线和耦合镜片82的轴线之间的夹角可在0°～13°范围内设置，以满足不同的加工要求。

另外，如图2和图3所示，本实用新型实施例的激光外部耦合装置还包括密封罩13，密封罩13罩盖第一固定座3、准直镜片组件、耦合镜片组件以及第二固定座5，且与第一镜片安装座41密封和第二镜片安装座81密封固定连接。可选的，第一镜片安装座41密封、第二镜片安装座81和密封罩13可通过密封圈固定在一起，防止密封罩13内光学镜片受到灰尘等污染。另外，本实用新型实施例的激光外部耦合装置的底部还设置有脚垫18。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种激光外部耦合装置，其特征在于，所述激光外部耦合装置包括第一光纤连接座(1)、输入光纤(2)、第一固定座(3)、准直镜片组件、耦合镜片组件、第二固定座(5)、第二光纤连接座(6)以及输出光纤(7)，所述输入光纤(2)安装在所述第一光纤连接座(1)上，所述输出光纤(7)安装在所述第二光纤连接座(6)上；

所述准直镜片组件固定在所述第一固定座(3)上，所述第一固定座(3)与所述第一光纤连接座(1)固定连接，所述耦合镜片组件固定在所述第二固定座(5)上，所述第二固定座(5)与所述第二光纤连接座(6)固定连接，所述输入光纤(2)发射的激光穿过所述准直镜片组件后形成平行光束，并进入所述耦合镜片组件，经过所述耦合镜片组件后聚焦成一个激光点，所述输出光纤(7)接收所述激光点并输出。

2.如权利要求1所述的激光外部耦合装置，其特征在于，所述准直镜片组件包括第一镜片安装座(41)和准直镜片(42)，所述准直镜片(42)安装在所述第一镜片安装座(41)上，所述第一镜片安装座(41)固定在所述第一固定座(3)上，所述耦合镜片组件包括第二镜片安装座(81)和耦合镜片(82)，所述耦合镜片(82)安装在所述第二镜片安装座(81)上，所述第二镜片安装座(81)固定在所述第二固定座(5)上。

3.如权利要求2所述的激光外部耦合装置，其特征在于，所述激光外部耦合装置还包括用于反射所述平行光束的反射镜片组件，所述反射镜片组件位于所述准直镜片组件和所述耦合镜片组件之间的所述平行光束的传输路径上，所述反射镜片组件包括反射座(91)和全反镜片(92)，所述全反镜片(92)安装在所述反射座(91)上；

所述输入光纤(2)发射的激光穿过所述准直镜片(42)后形成第一平行光束(11)，所述第一平行光束(11)经过所述全反镜片(92)反射后形成第二平行光束(12)，所述第二平行光束(12)经过所述耦合镜片(82)后聚焦成一个激光点，所述输出光纤(7)接收所述激光点。

4.如权利要求3所述的激光外部耦合装置，其特征在于，所述第一平行光束(11)和所述第二平行光束(12)相互垂直，所述准直镜片(42)的轴线和所述耦合镜片(82)的轴线相互垂直。

5.如权利要求1所述的激光外部耦合装置，其特征在于，所述激光外部耦合装置还包括密封罩(13)，所述密封罩(13)罩盖所述第一固定座(3)、所述准直镜片组件、所述耦合镜片组件以及所述第二固定座(5)，所述密封罩(13)与所述第一固定座(3)密封固定连接，所述密封罩(13)与所述第二固定座(5)密封固定连接。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的激光外部耦合装置，其特征在于，所述第一固定座(3)内部设置有第一冷却水路，所述第二固定座(5)内部设置有第二冷却水路，所述第一冷却水路的两端分别连接有第一进水口(14)和第一出水口(15)，所述第一进水口(14)和所述第一出水口(15)设置在所述第一固定座(3)外壁上，所述第二冷却水路的两端分别连接有第二进水口(16)和第二出水口(17)，所述第二进水口(16)和所述第二出水口(17)设置在所述第二固定座(5)外壁上。

7.如权利要求1至5中任意一项所述的激光外部耦合装置，其特征在于，所述输出光纤(7)的周围设置有检测所述输出光纤(7)温度的温度探头。

8.如权利要求1至5中任意一项所述的激光外部耦合装置，其特征在于，所述激光外部耦合装置的底部设置有脚垫(18)。

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