CN212513321U - 激光监测模块及激光监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光监测模块及激光监测系统，涉及光学设备技术领域。该激光监测模块包括载体、探测器、聚焦模块、窄带滤光片和衰减片。探测器、聚焦模块、窄带滤光片和衰减片沿预设直线排列设置在载体上。聚焦模块、窄带滤光片和衰减片位于探测器的同一侧。探测器用于接收且监测经过聚焦模块、窄带滤光片和衰减片的激光。本实用新型还提供了一种激光监测系统，其采用了上述的激光监测模块。本实用新型提供的激光监测模块及激光监测系统能解决现有技术中在激光光斑模式不均匀或者光斑尺寸较大时，针对激光的检监测不准确的技术问题。

Description

激光监测模块及激光监测系统

技术领域

本实用新型涉及光学设备技术领域，具体而言，涉及一种激光监测模块及激光监测系统。

背景技术

在激光加工技术的发展中，激光功率的大小及稳定性，激光能量的大小及稳定性，脉冲宽度稳定性及激光指向稳定性均会对激光加工中产生较大影响，比如激光加工中，激光的功率或能量发生变化时，会影响到加工效果，当功率或能量降低一定程度时，就无法进行正常的激光标刻、切割等加工，或者为提高激光加工效率，对激光进行了多路分光，多路激光功率或者能量不一致时，严重会到各路激光加工的效果存在差异；激光光路中存在较多飞行的激光光路，激光光路中的激光指向发生变化时，激光加工的精度不仅会得到下降，并且激光的焦平面在飞行过程中存在明显的变化，通过对激光飞行过程中的光斑指向性及焦点位置进行监测，可以对激光光路进行纠正；目前现有激光功率或者能量的测量大部分采用功率计或能量计在主光路进行测量，如专利《CN206116859U-一种监测调控激光分光光束的光路系统》里面提到的功率测量方式；也有采用功率探测器的方式进行测量，如专利《CN106299993A-激光器装置以及激光功率监测反馈方法》，该方式虽然可以达到在线监测的功能，但当激光光斑模式不均匀或者光斑尺寸较大时，无法准确的进行测量。

现有激光监测技术要么无法实现在线监测，要么激光光斑模式不均匀或者光斑尺寸较大时，在线监测的激光状态并不精确。

实用新型内容

本实用新型的目的包括，例如，提供了一种激光监测模块，其能够解决现有技术中在激光光斑模式不均匀或者光斑尺寸较大时，针对激光的检监测不准确的技术问题。

本实用新型的目的还包括，提供了一种激光监测系统，其能够解决现有技术中在激光光斑模式不均匀或者光斑尺寸较大时，针对激光的检监测不准确的技术问题。

本实用新型的实施例可以这样实现：

本实用新型的实施例提供了一种激光监测模块，用于监测激光，所述激光监测模块包括载体、探测器、聚焦模块、窄带滤光片和衰减片。

所述探测器、所述聚焦模块、所述窄带滤光片和所述衰减片沿预设直线排列设置在所述载体上。

所述聚焦模块、所述窄带滤光片和所述衰减片位于所述探测器的同一侧。

所述探测器用于接收且监测经过所述聚焦模块、所述窄带滤光片和所述衰减片的所述激光。

可选地，所述衰减片、所述窄带滤光片、所述聚焦模块和所述探测器沿所述预设直线依次排列设置。

可选地，所述聚焦模块、所述衰减片、所述窄带滤光片和所述探测器沿所述预设直线依次排列设置。

可选地，所述衰减片、所述聚焦模块、所述窄带滤光片和所述探测器沿所述预设直线依次排列设置。

可选地，所述聚焦模块包括双胶合透镜。

所述双胶合透镜包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜为凸透镜且具有外凸呈弧形的第一凸镜面和第二凸镜面，所述第二透镜具有外凸呈弧形的第三凸镜面和与所述第二凸镜面相配合的凹镜面。

所述第二凸镜面贴合于所述凹镜面。

可选地，所述聚焦模块还包括单透镜，所述单透镜为凸透镜且至少具有一个外凸呈弧形的镜面。

所述单透镜与所述双胶合透镜沿光路间隔设置。

可选地，所述聚焦模块包括单透镜，所述单透镜为凸透镜且至少具有一个外凸呈弧形的镜面。

一种激光监测系统，包括激光监测模块。所述激光监测模块包括载体、探测器、聚焦模块、窄带滤光片和衰减片。

所述探测器、所述聚焦模块、所述窄带滤光片和所述衰减片沿预设直线排列设置在所述载体上。

所述聚焦模块、所述窄带滤光片和所述衰减片位于所述探测器的同一侧。

所述探测器用于接收且监测经过所述聚焦模块、所述窄带滤光片和所述衰减片的所述激光。

可选地，所述激光监测系统还包括激光全反镜，所述激光全反镜具有相对设置的光入射镜面和光出射镜面。

所述激光全反镜和所述激光监测模块沿光路间隔设置，且靠近所述光出射镜面一侧设置，所述激光监测系统用于接收经过所述激光全反镜折射且由所述光出射镜面射出的激光。

或者，所述激光监测模块设置在所述激光全反镜靠近所述光入射镜面的一侧，且与所述激光全反镜间隔设置，所述激光监测模块用于接收经过所述光入射镜面反射的激光。

可选地，所述激光监测系统还包括激光全反镜、激光折返模块和保护镜。

所述激光全反镜具有相对设置的光入射镜面和光出射镜面。

所述激光折返模块用于反射激光，且所述激光折返模块具有用于射出激光的光出射面。

所述激光折返模块设置在所述激光全反镜靠近所述光入射镜面的一侧，所述激光监测模块设置在所述激光全反镜靠近所述光出射镜面的一侧。

所述保护镜设置在所述激光折返模块靠近所述光出射面的一侧，所述保护镜用于接收所述激光折返模块射出的激光。

所述保护镜还用于反射部分激光至所述激光折返模块，所述激光折返模块还用于接收所述保护镜反射的激光且射出至所述激光全反镜，所述激光监测模块用于接收由所述激光全反镜折射且由所述光出射镜面射出的激光。

本实用新型提供的激光监测模块相对于现有技术的有益效果包括，例如：

本实用新型提供的激光监测模块在进行激光监测时，激光能沿光路经过衰减片、窄带滤光片和聚焦模块，并由探测器接收且通过探测器对激光进行监测。其中，衰减片能对激光进行衰减，直到达到探测器上的功率或者能量处于探测器能监测到的线性区间内，以提高监测的精确度。窄带滤光片能用于隔绝外界的杂散光从而避免其他波段的光对激光造成影响，进一步提高监测的精准度。聚焦模块能对激光进行聚焦，使得激光能全部被探测器进行接收，可以把激光的所有能量聚焦到探测器中，不管激光光斑模式不均或者光斑尺寸变化时，均能保证对激光进行有效的监测。进而解决现有技术中在激光光斑模式不均匀或者光斑尺寸较大时，针对激光的检监测不准确的技术问题。

本实用新型还提供了一种激光监测系统，其采用了上述的激光监测模块，且该激光监测系统相对于现有技术的有益效果与上述提供的激光监测模块相对于现有技术的有益效果相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例中提供的激光监测模块的结构示意图；

图2为本申请实施例中提供的一种聚焦模块的结构示意图；

图3为本申请实施例中提供的另一种聚焦模块的结构示意图；

图4为本申请实施例中提供的再一种聚焦模块的结构示意图；

图5为本申请实施例中提供的一种激光监测系统的结构示意图；

图6为本申请实施例中提供的另一种激光监测系统的结构示意图；

图7为本申请实施例中提供的再一种激光监测系统的结构示意图。

图标：10-激光监测系统；100-激光监测模块；110-衰减片；120-窄带滤光片；130-聚焦模块；131-双胶合透镜；1311-第一透镜；13111-第一凸镜面；13112-第二凸镜面；1312-第二透镜；13121-第三凸镜面；13122-凹镜面；132-单透镜；140-探测器；200-激光全反镜；210-光入射镜面；220-光出射镜面；300-保护镜；400-激光折返模块；410-光出射面；500-载体。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

本申请的实施例中提供了一种激光监测系统10，该激光监测系统10能用于监测激光，能对激光飞行过程中的光斑指向性及焦点位置进行监测，可以对激光光路进行纠正。并且，本申请实施例中提供的激光监测系统10能解决现有技术中在激光光斑模式不均匀或者光斑尺寸较大时，针对激光的检监测不准确的技术问题。

其中，请参阅图1，激光监测系统10至少包括激光监测模块100，该激光监测模块100用于监测激光。并且，该激光监测模块100能解决现有技术中在激光光斑模式不均匀或者光斑尺寸较大时，针对激光的检监测不准确的技术问题。

在本申请的实施例中，激光监测模块100包括载体500、探测器140、聚焦模块130、窄带滤光片120和衰减片110。其中，探测器140、聚焦模块130、窄带滤光片120和衰减片110均设置在载体500上，以通过载体500向探测器140、聚焦模块130、窄带滤光片120和衰减片110提供承载作用，进而保证探测器140、聚焦模块130、窄带滤光片120和衰减片110能稳定的进行运作。探测器140用于接收且监测激光，以实现对激光飞行过程中的光斑指向性及焦点位置进行监测。并且，探测器140接收到的激光是经过聚焦模块130、窄带滤光片120和衰减片110的激光。即，探测器140、聚焦模块130、窄带滤光片120和衰减片110沿预设直线排列设置在载体500上，以使得激光在沿直线路径发射出后能经过聚焦模块130、窄带滤光片120和衰减片110之后被探测器140接收到，从而便于探测器140对激光进行监测。

需要说明的是，衰减片110用于对激光进行衰减，直到达到探测器140上的功率或者能量处于探测器140能监测到的线性区间内，以提高监测的精确度。窄带滤光片120能用于隔绝外界的杂散光从而避免其他波段的光对激光造成影响，进一步提高监测的精准度。聚焦模块130用于对激光进行聚焦，由于采用聚焦的方式，进而使得激光能全部被探测器140进行接收，可以把激光的所有能量聚焦到探测器140中，不管激光光斑模式不均或者光斑尺寸变化时，均能保证对激光进行有效的监测。以使得当激光经过衰减片110、窄带滤光片120和聚焦模块130之后，激光能全部被探测器140接收到，且不受到激光光斑模式不均匀或者光斑尺寸变化的影响，进而解决现有技术中在激光光斑模式不均匀或者光斑尺寸较大时，针对激光的检监测不准确的技术问题。

其中，探测器140可以是CCD、CMOS相机、位置传感器、光电探头或者其他光探测信号传感器等。并且，探测器140的光探测信号面位于聚焦模块130的焦平面附近，从而便于探测器140进行检测作业。

进一步地，为了方便激光的处理以及方便激光被探测器140接收，窄带滤光片120、衰减片110和聚焦模块130均设置在探测器140的前端，其中，该“前端”指代的是激光射出形成光路的前端，以保证激光先经过窄带滤光片120、衰减片110和聚焦模块130之后才射出至探测器140，进而便于探测器140的接收。需要说明的是，在本申请的一些实施例中，窄带滤光片120、衰减片110和聚焦模块130沿激光的管路排列的先后顺序可以进行调整，只需激光在先经过窄带滤光片120、衰减片110和聚焦模块130的前提下被探测器140接收到即可。

请参阅图1，图1为本申请的其中一种实施例中提供的激光监测模块100的结构示意图。在本申请的其中一种实施例中，衰减片110、窄带滤光片120、聚焦模块130和探测器140沿上述预设直线依次排列设置。即，激光在射入激光监测模块100中时，激光依次经过衰减片110、窄带滤光片120和聚焦模块130，激光在聚焦模块130中进行聚焦之后，由聚焦模块130中射出且由探测器140接收。

在本申请的另一种实施例中，聚焦模块130、衰减片110、窄带滤光片120和探测器140沿上述预设直线依次排列设置。即激光在射入激光监测模块100中时，激光依次经过聚焦模块130、衰减片110、窄带滤光片120，且由探测器140接收。

在本申请的再一种实施例中，衰减片110、聚焦模块130、窄带滤光片120和探测器140沿上述预设直线依次排列设置。即激光在射入激光监测模块100中时，激光依次经过衰减片110、聚焦模块130、窄带滤光片120，且由探测器140接收。

在本申请的再一种实施例中，聚焦模块130、窄带滤光片120、衰减片110和探测器140沿上述预设直线依次排列设置。即激光在射入激光监测模块100中时，激光依次经过聚焦模块130、窄带滤光片120、衰减片110，且由探测器140接收。

在本申请的再一种实施例中，窄带滤光片120、聚焦模块130、衰减片110和探测器140沿上述预设直线依次排列设置。即激光在射入激光监测模块100中时，激光依次经过窄带滤光片120、聚焦模块130、衰减片110，且由探测器140接收。

在本申请的再一种实施例中，窄带滤光片120、衰减片110、聚焦模块130和探测器140沿上述预设直线依次排列设置。即激光在射入激光监测模块100中时，激光依次经过窄带滤光片120、衰减片110、聚焦模块130，且由探测器140接收。

另外，请结合参阅图2、图3和图4，在本申请的一种实施方式中，聚焦模块130可以包括单透镜132。

单透镜132为凸透镜且至少具有一个外凸呈弧形的镜面。即，该单透镜132可以只有一个外凸为弧形的镜面，另一个镜面可以是平面或者内凹面，只需使得单透镜132为凸透镜即可；单透镜132还可以是具有两个外凸呈弧面的镜面的凸透镜。当然，第一透镜1311也可以是由一个凸镜面和一个平面形成的透镜。

另外，在本申请的另一种实施方式中，聚焦模块130也可以包括双胶合透镜131。其中，双胶合透镜131包括第一透镜1311和第二透镜1312，第一透镜1311为凸透镜且具有外凸呈弧形的第一凸镜面13111和第二凸镜面13112，即，第一透镜1311沿光路方向上的两个侧面均呈外凸的弧形面，使得第一透镜1311能实现聚焦的作用。第二透镜1312具有外凸呈弧形的第三凸镜面13121和与第二凸镜面13112相配合的凹镜面13122。通过凹镜面13122和第二凸镜面13112之间的相互贴合实现第二透镜1312贴合在第一透镜1311的一侧，进而组合形成双胶合透镜131。其中，第三凸镜面13121和凹镜面13122弯曲的弧度相同，且使得第二透镜1312的厚度处处相同，使得双胶合透镜131为凸透镜，该双胶合透镜131能进行激光的聚焦作用。

当然，在上述两种实施方式任意一种的基础上，本申请的又一种实施方式中，聚焦模块130还可以是采用组合透镜的方式形成，例如，聚焦模块130包括多个单透镜132，即多个单透镜132沿光路间隔设置，从而能通过多个单透镜132向激光提供高效的聚焦作用。又例如，聚焦模块130包括多个双胶合透镜131，即多个双胶合透镜131沿光路间隔设置，以通过多个双胶合透镜131向激光提供高效的聚焦作用。再例如，聚焦模块130可以同时包括单透镜132和双胶合透镜131，以通过单透镜132和双胶合透镜131共同向激光提供聚焦作用。

需要说明的是，当聚焦模块130同时包括双胶合透镜131和单透镜132时，双胶合透镜131和单透镜132之间间隔设置。并且，当聚焦模块130同时包括双胶合透镜131和单透镜132时，双胶合透镜131和单透镜132中任一一种均可以设置为多个，例如，单透镜132为多个，双胶合透镜131为一个；又例如，单透镜132为一个，双胶合透镜131为多个；再例如，单透镜132和双胶合透镜131均为多个，换言之，在聚焦模块130同时包括双胶合透镜131和单透镜132时，不对单透镜132和双胶合透镜131的数量进行限制。

另外，本申请的实施例中，激光监测系统10还可以包括激光全反镜200，激光全反镜200为平板形的透镜，其能对激光进行全反射且能容许部分激光经过激光全反镜200的折射之后穿过激光全反镜200。其中，激光全反镜200具有相对设置的光入射镜面210和光出射镜面220。激光能自光入射镜面210入射至激光全反镜200，且激光能经过光入射镜面210进行全反射，至少部分激光能透过激光全反镜200且由光出射镜面220射出。

在本申请的一种实施例中，激光全反镜200和激光监测模块100沿光路间隔设置，且激光监测模块100靠近光出射镜面220的一侧设置。此时，激光由光入射镜面210射向激光全反镜200，部分激光经由光入射镜面210反射，部分激光透过激光全反镜200且经由激光全反镜200折射之后射入激光监测模块100，并由激光监测模块100接收激光以监测激光。

在本申请的另一种实施例中，激光监测模块100设置在激光全反镜200靠近光入射镜面210的一侧，且与激光全反镜200间隔设置。此时，激光由光入射镜面210射向激光全反镜200，部分激光经由光入射镜面210反射之后射入至激光监测模块100，进而由激光监测模块100对激光进行监测。

进一步地，请结合参阅图5、图6和图7，激光监测系统10还可以包括激光折返模块400和保护镜300。其中，激光折返模块400用于反射激光，且激光折返模块400具有用于伸出激光的光出射面410。激光折返模块400设置在激光全反镜200靠近光入射镜面210的一侧，激光监测模块100设置在激光全反镜200靠近光出射镜面220的一侧。保护镜300设置在激光折返模块400靠近光出射面410的一侧。其中，激光由光入射镜面210入射之后，经由激光全反镜200的反射之后射入激光折返模块400。激光折返模块400对激光进行反射并由光出射面410射出激光。由光出射面410射出的激光由保护镜300接收，且部分激光透过保护镜300射出，另一部分激光经由保护镜300反射，使得激光由光出射面410射入激光折返模块400中。激光折返模块400将由保护镜300反射的激光反射至激光全反镜200，至少部分激光透过激光全反镜200，在经由激光全反镜200折射之后由激光监测模块100接收，进而实现能通过激光监测模块100对激光进行监测的目的。

当然，在本申请的一些实施例中，也可以取消激光折返模块400和保护镜300的设置。

综上所述，本申请实施例中提供的激光监测模块100和激光监测系统10在进行激光监测时，激光能沿光路经过衰减片110、窄带滤光片120和聚焦模块130，并由探测器140接收且通过探测器140对激光进行监测。其中，衰减片110能对激光进行衰减，直到达到探测器140上的功率或者能量处于探测器140能监测到的线性区间内，以提高监测的精确度。窄带滤光片120能用于隔绝外界的杂散光从而避免其他波段的光对激光造成影响，进一步提高监测的精准度。聚焦模块130能对激光进行聚焦，使得激光能全部被探测器140进行接收，可以把激光的所有能量聚焦到探测器140中，不管激光光斑模式不均或者光斑尺寸变化时，均能保证对激光进行有效的监测。进而解决现有技术中在激光光斑模式不均匀或者光斑尺寸较大时，针对激光的检监测不准确的技术问题。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种激光监测模块，用于监测激光，其特征在于，所述激光监测模块包括载体、探测器、聚焦模块、窄带滤光片和衰减片；

所述探测器、所述聚焦模块、所述窄带滤光片和所述衰减片沿预设直线排列设置在所述载体上；

所述聚焦模块、所述窄带滤光片和所述衰减片位于所述探测器的同一侧；

所述探测器用于接收且监测经过所述聚焦模块、所述窄带滤光片和所述衰减片的所述激光。

2.根据权利要求1所述的激光监测模块，其特征在于，所述衰减片、所述窄带滤光片、所述聚焦模块和所述探测器沿所述预设直线依次排列设置。

3.根据权利要求1所述的激光监测模块，其特征在于，所述聚焦模块、所述衰减片、所述窄带滤光片和所述探测器沿所述预设直线依次排列设置。

4.根据权利要求1所述的激光监测模块，其特征在于，所述衰减片、所述聚焦模块、所述窄带滤光片和所述探测器沿所述预设直线依次排列设置。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的激光监测模块，其特征在于，所述聚焦模块包括双胶合透镜；

所述双胶合透镜包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜为凸透镜且具有外凸呈弧形的第一凸镜面和第二凸镜面，所述第二透镜具有外凸呈弧形的第三凸镜面和与所述第二凸镜面相配合的凹镜面；

所述第二凸镜面贴合于所述凹镜面。

6.根据权利要求5所述的激光监测模块，其特征在于，所述聚焦模块还包括单透镜，所述单透镜为凸透镜且至少具有一个外凸呈弧形的镜面；

所述单透镜与所述双胶合透镜沿光路间隔设置。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的激光监测模块，其特征在于，所述聚焦模块包括单透镜，所述单透镜为凸透镜且至少具有一个外凸呈弧形的镜面。

8.一种激光监测系统，其特征在于，包括如权利要求1-7中任意一项所述的激光监测模块。

9.根据权利要求8所述的激光监测系统，其特征在于，所述激光监测系统还包括激光全反镜，所述激光全反镜具有相对设置的光入射镜面和光出射镜面；

所述激光全反镜和所述激光监测模块沿光路间隔设置，且所述激光监测模块靠近所述光出射镜面一侧设置，所述激光监测系统用于接收经过所述激光全反镜折射且由所述光出射镜面射出的激光；

或者，所述激光监测模块设置在所述激光全反镜靠近所述光入射镜面的一侧，且与所述激光全反镜间隔设置，所述激光监测模块用于接收经过所述光入射镜面反射的激光。

10.根据权利要求8所述的激光监测系统，其特征在于，所述激光监测系统还包括激光全反镜、激光折返模块和保护镜；

所述激光全反镜具有相对设置的光入射镜面和光出射镜面；

所述激光折返模块用于反射激光，且所述激光折返模块具有用于射出激光的光出射面；

所述激光折返模块设置在所述激光全反镜靠近所述光入射镜面的一侧，所述激光监测模块设置在所述激光全反镜靠近所述光出射镜面的一侧；

所述保护镜设置在所述激光折返模块靠近所述光出射面的一侧，所述保护镜用于接收所述激光折返模块射出的激光；

所述保护镜还用于反射部分激光至所述激光折返模块，所述激光折返模块还用于接收所述保护镜反射的激光且射出至所述激光全反镜，所述激光监测模块用于接收由所述激光全反镜折射且由所述光出射镜面射出的激光。

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