CN211539913U - 一种带水冷的激光耦合调节机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带水冷的激光耦合调节机构包括：聚焦镜安装座上开设有镜片内圈安装孔；出光单元沿激光头的出射方向顺序设置，出光单元用于将激光耦合入光纤；调节单元分别设置在所述聚焦镜安装座和出光单元上，所述调节单元用于调节激光与光纤的相对位置，以改变激光的输出功率及光斑形状；聚焦单元设置在所述出光单元一侧，聚焦单元用于承载聚焦镜以将激光耦合入待耦合光纤；冷却单元设置在所述聚焦镜安装座上，所述冷却单元用于冷却聚焦单元；本实用新型解决了现有激光耦合调节机构此调节过程复杂，调节精度低，不能通过反馈输出功率等技术问题，具有结构简单，操作方便等特点。

Description

一种带水冷的激光耦合调节机构

【技术领域】

本实用新型涉及激光焊接领域，特别涉及一种带水冷的激光耦合调节机构。

【背景技术】

大功率固体激光器在金属材料的切割、焊接、熔覆等工业加工中有重要的应用价值，他是通过光泵浦将激光棒，激发出激光，在通过一系列的光学镜片最终耦合进光纤，使得激光可以在光纤中传输，实现激光加工的柔性化。光纤传输的功率损耗主要来自光纤端面的反射和耦合散射。通常大功率激光器所用的是多模光纤，长度只有十几米，自身损耗较低，因此大功率固体激光光纤传输系统的损耗主要来自于激光束与光纤的耦合。光纤耦合装置是光纤激光器中的重要组成部分，它直接影响耦合效率以至于影响激光器的功率指标。传统的光纤耦合器件一般是一个光学调整架，可以实现多维调整光纤，但它的缺点是不能长期保持光纤位置稳定性，而且该结构不易于对光纤制冷。

【发明内容】

综上所述，本实用新型主要的目的是为了解决现有的激光耦合调节机构此调节过程复杂，调节精度低，不能通过反馈输出功率等技术问题而提供一种带水冷的激光耦合调节机构，包括：

聚焦镜安装座，所述聚焦镜安装座上开设有镜片内圈安装孔；

出光单元，所述出光单元沿激光头的出射方向顺序设置，所述出光单元用于将激光耦合入光纤；

调节单元，所述调节单元分别设置在所述聚焦镜安装座和出光单元上，所述调节单元用于调节激光与光纤的相对位置，以改变激光的输出功率及光斑形状；

聚焦单元，所述聚焦单元设置在所述出光单元一侧，所述聚焦单元用于承载聚焦镜以将激光耦合入待耦合光纤；以及

冷却单元，该冷却单元设置在所述聚焦镜安装座上，所述冷却单元用于冷却聚焦单元；

所述出光单元包括：固设在所述镜片内圈安装孔中的镜片内圈，设于所述镜片内圈内侧的镜片套筒，以及分别顺序与所述镜片套筒同轴相连的连接密封套筒、QBH安装座、外旋套筒、锁紧套及限位端盖。

所述调节单元包括光纤支撑板，与所述光纤支撑板和相连接的X轴调节机构和Y轴调节机构，以及设于所述聚焦镜安装座上的Z轴调节机构，所述X轴调节机构和Y轴调节机构的另一端分别与所述QBH安装座相连接。

所述X轴调节机构包括：弹簧支撑座、X轴调节微分头、两个弹簧及两根第一螺杆，所述弹簧支撑座固定设置在所述光纤支撑板上，所述弹簧支撑座凸字型块状结构，所述弹簧支撑座的长边上间隔地开设有第一通孔及位于所述第一通孔两侧的第二通孔，所述第一螺杆穿过所述弹簧支撑座与所述光纤支撑板固接，所述第一通孔内设有向内延伸形成的凸台，所述X轴调节微分头为一端由细逐渐变粗的柱状结构，其中部设有弧面，所述X轴调节微分头穿过所述第一通孔与所述QBH安装座相连接，所述弧面与所述凸台配合限位，所述弹簧的一端勾挂在所述QBH安装座上的第二螺杆上，所述弹簧的另一端勾挂在所述第一螺杆上；所述X轴调节机构和Y轴调节机构的结构相同。

所述Z轴调节机构包括：Z轴调节螺杆、Z轴调节支撑杆及Z轴调节支座，所述聚焦镜安装座的宽度方向上开设有一螺孔，所述Z轴调节螺杆与所述螺孔螺纹连接，所述Z轴调节支座通过螺钉固定在所述聚焦镜安装座上，所述Z轴调节支撑杆通过螺钉可转动地连接在所述述Z轴调节支座上，通过旋动Z轴调节螺杆推动Z轴调节支撑杆，使聚焦单元与Z轴调节支座产生Z轴方向的相对位移，实现Z轴方向调节。

所述聚焦单元包括：聚焦镜及光纤激光光缆，所述聚焦镜设于所述镜片套筒中，所述光纤激光光缆位于所述出光单元中。

所述聚焦镜安装座上还分别开设有冷却水入口及与其相连通的冷却水出口，所述冷却水入口和冷却水出口之间设有冷却通道。

所述镜片内圈上还设有用于监测激光耦合时光纤端面散射光的光强用的PD 监测模块。

采用上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型所产生的有益效果在于：本实用新型本实用新型的有益效果是将光纤插入此调节机构后，可通过旋动X、 Y轴调节微分头、Z轴调节螺杆，调整激光与光纤的相对位置，使得激光输出功率及光斑形状大小达到设计标准。此调节过程简单方便，调节精度高，能满足要求，并通过外接水冷冷却激光聚焦单元，且通过PD检测反馈输出功率，从而使得激光能稳定输出。

【附图说明】

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的聚焦镜安装座的结构示意图；

图3是本实用新型的出光单元的结构示意图；

图4是本实用新型的调节单元的结构示意图；

图5是本实用新型的X轴调节机构的结构示意图；

图6是本实用新型的弹簧支撑座的结构示意图；

图7是本实用新型的Z轴调节机构的结构示意图；

【具体实施方式】

下列实施例是对本实用新型的进一步解释和补充，对本实用新型不会构成任何限制。

如图1～图7所示，本实用新型的一种带水冷的激光耦合调节机构，包括：聚焦镜安装座1，所述聚焦镜安装座1上开设有镜片内圈安装孔11；出光单元2，所述出光单元2沿激光头的出射方向顺序设置，所述出光单元2用于将激光耦合入光纤；调节单元3，所述调节单元3分别设置在所述聚焦镜安装座1和出光单元2上，所述调节单元3用于调节激光与光纤的相对位置，以改变激光的输出功率及光斑形状；聚焦单元4，所述聚焦单元4设置在所述出光单元2一侧，所述聚焦单元4用于承载聚焦镜以将激光耦合入待耦合光纤；以及冷却单元5，该冷却单元设置在所述聚焦镜安装座1上，所述冷却单元4用于冷却聚焦单元；

如图3，所述出光单元2包括：固设在所述镜片内圈安装孔11中的镜片内圈21，设于所述镜片内圈21内侧的镜片套筒(图中未示)，以及分别顺序与所述镜片套筒同轴相连的连接密封套筒23、QBH安装座24、外旋套筒25、锁紧套 26及限位端盖26。

如图4，所述调节单元3包括光纤支撑板31，与所述光纤支撑板31和相连接的X轴调节机构32和Y轴调节机构33，以及设于所述聚焦镜安装座1上的Z 轴调节机构34，所述X轴调节机构32和Y轴调节机构33的另一端分别与所述 QBH安装座24相连接。

如图5，图6所示，所述X轴调节机构32包括：弹簧支撑座321、X轴调节微分头322、两个弹簧323及两根第一螺杆324，所述弹簧支撑座321固定设置在所述光纤支撑板31上，所述弹簧支撑座321凸字型块状结构，所述弹簧支撑座321的长边上间隔地开设有第一通孔3211及位于所述第一通孔两侧的第二通孔3212，所述第一螺杆324穿过所述弹簧支撑座321与所述光纤支撑板31固接，所述第一通孔3211内设有向内延伸形成的凸台32111，所述X轴调节微分头322 为一端由细逐渐变粗的柱状结构，其中部设有弧面3221，所述X轴调节微分头322穿过所述第一通孔3211与所述QBH安装座24相连接，所述弧面3221与所述凸台32111配合限位，所述弹簧323的一端勾挂在所述QBH安装座24上的第二螺杆上，所述弹簧的另一端勾挂在所述第一螺杆324上；所述X轴调节机构 32和Y轴调节机构33的结构相同。

如图7，所述Z轴调节机构34包括：Z轴调节螺杆341、Z轴调节支撑杆342 及Z轴调节支座343，所述聚焦镜安装座1的宽度方向上开设有一螺孔，所述Z 轴调节螺杆341与所述螺孔螺纹连接，所述Z轴调节支座343通过螺钉固定在所述聚焦镜安装座1上，所述Z轴调节支撑杆342通过螺钉可转动地连接在所述述Z轴调节支座343上，通过旋动Z轴调节螺杆341推动Z轴调节支撑杆342，使聚焦单元4与Z轴调节支座343产生Z轴方向的相对位移，实现Z轴方向调节。

如图1所示，所述聚焦单元4包括：聚焦镜(图中未示)及光纤激光光缆 (图中未示)，所述聚焦镜41设于所述镜片套筒22中，所述光纤激光光缆位于所述出光单元2中。

如图1，所述聚焦镜安装座1上还分别开设有冷却水入口12及与其相连通的冷却水出口13，所述冷却水入口12和冷却水出口13之间设有冷却通道(图中未示)。

所述镜片内圈21上还设有用于监测激光耦合时光纤端面散射光的光强用的PD监测模块(图中未示)。

尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示，但是本实用新型的范围并不局限于此，在不偏离本实用新型构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。

Claims (8)

1.一种带水冷的激光耦合调节机构，其特征在于，包括：

聚焦镜安装座(1)，所述聚焦镜安装座(1)上开设有镜片内圈安装孔(11)；

出光单元(2)，所述出光单元(2)沿激光头的出射方向顺序设置，所述出光单元(2)用于将激光耦合入光纤；

调节单元(3)，所述调节单元(3)分别设置在所述聚焦镜安装座(1)和出光单元(2)上，所述调节单元(3)用于调节激光与光纤的相对位置，以改变激光的输出功率及光斑形状；

聚焦单元(4)，所述聚焦单元(4)设置在所述出光单元(2)一侧，所述聚焦单元(4)用于承载聚焦镜以将激光耦合入待耦合光纤；以及

冷却单元(5)，该冷却单元设置在所述聚焦镜安装座(1)上，所述冷却单元(5)用于冷却聚焦单元。

2.根据权利要求1所述的带水冷的激光耦合调节机构，其特征在于，所述出光单元(2)包括：固设在所述镜片内圈安装孔(11)中的镜片内圈(21)，设于所述镜片内圈(21)内侧的镜片套筒，以及分别顺序与所述镜片套筒同轴相连的连接密封套筒(23)、QBH安装座(24)、外旋套筒(25)、锁紧套(26)及限位端盖(27)。

3.根据权利要求2所述的带水冷的激光耦合调节机构，其特征在于，所述调节单元(3)包括光纤支撑板(31)，与所述光纤支撑板(31)和相连接的X轴调节机构(32)和Y轴调节机构(33)，以及设于所述聚焦镜安装座(1)上的Z轴调节机构(34)，所述X轴调节机构(32)和Y轴调节机构(33)的另一端分别与所述QBH安装座(24)相连接。

4.根据权利要求3所述的带水冷的激光耦合调节机构，其特征在于，所述X轴调节机构(32)包括：弹簧支撑座(321)、X轴调节微分头(322)、两个弹簧(323)及两根第一螺杆(324)，所述弹簧支撑座(321)固定设置在所述光纤支撑板(31)上，所述弹簧支撑座(321)凸字型块状结构，所述弹簧支撑座(321)的长边上间隔地开设有第一通孔(3211)及位于所述第一通孔两侧的第二通孔(3212)，所述第一螺杆(324)穿过所述弹簧支撑座(321)与所述光纤支撑板(31)固接，所述第一通孔(3211)内设有向内延伸形成的凸台(32111)，所述X轴调节微分头(322)为一端由细逐渐变粗的柱状结构，其中部设有弧面(3221)，所述X轴调节微分头(322)穿过所述第一通孔(3211)与所述QBH安装座(24)相连接，所述弧面(3221)与所述凸台(32111)配合限位，所述弹簧(323)的一端勾挂在所述QBH安装座(24)上的第二螺杆上，所述弹簧的另一端勾挂在所述第一螺杆(324)上；所述X轴调节机构(32)和Y轴调节机构(33)的结构相同。

5.根据权利要求3所述的带水冷的激光耦合调节机构，其特征在于，所述Z轴调节机构(34)包括：Z轴调节螺杆(341)、Z轴调节支撑杆(342)及Z轴调节支座(343)，所述聚焦镜安装座(1)的宽度方向上开设有一螺孔，所述Z轴调节螺杆(341)与所述螺孔螺纹连接，所述Z轴调节支座(343)通过螺钉固定在所述聚焦镜安装座(1)上，所述Z轴调节支撑杆(342)通过螺钉可转动地连接在所述述Z轴调节支座(343)上，通过旋动Z轴调节螺杆(341)推动Z轴调节支撑杆(342)，使聚焦单元(4)与Z轴调节支座(343)产生Z轴方向的相对位移，实现Z轴方向调节。

6.根据权利要求5所述的带水冷的激光耦合调节机构，其特征在于，所述聚焦单元(4)包括：聚焦镜及光纤激光光缆，所述聚焦镜设于所述镜片套筒(22)中，所述光纤激光光缆位于所述出光单元(2)中。

7.根据权利要求1所述的带水冷的激光耦合调节机构，其特征在于，所述聚焦镜安装座(1)上还分别开设有冷却水入口(51)及与其相连通的冷却水出口(52)，所述冷却水入口(51)和冷却水出口(52)之间设有冷却通道。

8.根据权利要求2所述的带水冷的激光耦合调节机构，其特征在于，所述镜片内圈(21)上还设有用于监测激光耦合时光纤端面散射光的光强用的PD监测模块。

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