CN213209432U - 一种高精度激光输出端帽指向误差的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，包括固定机构、靶标和图像探测器；固定机构用于固定激光输出端帽；固定机构和图像探测器分别位于靶标的入光侧和出光侧，使得自固定机构处的激光输出端帽射出的激光经靶标后，成像于图像探测器上。本实用新型实施例提供的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置利用靶标成像，图像探测器自动采集的方式进行测试，能大大提高对激光输出端帽的测试精度，且响应速度快；同时，高精度激光输出端帽指向误差的测试装置具有易于安装集成、结构简单、操作简单等特点。

Description

一种高精度激光输出端帽指向误差的测试装置

技术领域

本实用新型涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种高精度激光输出端帽指向误差的测试装置。

背景技术

近年来，光纤激光器由于激光光束质量好、亮度高、转换效率高、体积小、寿命长等优点，广泛应用于材料加工，如打标、打孔、焊接、切割、清洗等，目前高功率输出光纤激光器一直是研究的一大热点，高功率光纤激光器是半导体泵浦管发出的泵浦光经掺镱光纤吸收后得到的光再经FBG光纤光栅震荡放大后，经过多级放大，多路耦合后通过传能光纤由激光输出端帽(QBH)输出得到高功率激光束，QBH内部为高损伤阈值的石英晶体，其原理是利用光纤折射率与石英晶体折射率及空气折射率的差异，使激光均匀发生偏移，从而在不影响出光功率，光束质量的前提下，降低输出激光的功率密度，从而达到增加出光端帽的损伤阈值，并且晶体出光端面镀有抗高反激光的膜，目的是为了提高抗反射能力，延长使用寿命，在加工一些高反材料时防止反射光进入激光光路，造成激光器的损害。高功率激光经QBH输出的激光要在工业应用中要实现高精度加工，很大程度上取决于QBH的指向误差，所以QBH的指向误差是其重要参数指标之一，是必不可少的测试之一。

目前大部分QBH指向误差的测试方法为纯机械测量偏移角度量，此种测试方法不仅精度低，且易受其他不确定因素的影响而导致测试指标不准确。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，用以解决现有的激光输出端帽指向误差的测试方法不仅精度低，且易受其他不确定因素的影响而导致测试指标不准确的问题。

本实用新型实施例提供一种高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，包括固定机构、靶标和图像探测器；

所述固定机构用于固定激光输出端帽；

所述固定机构和所述图像探测器分别位于所述靶标的入光侧和出光侧，使得自所述固定机构处的激光输出端帽射出的激光经所述靶标后，成像于所述图像探测器上。

根据本实用新型一个实施例的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，所述靶标为十字靶标；和/或，

所述图像探测器为CCD探测器。

根据本实用新型一个实施例的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，所述固定机构、所述靶标和所述图像探测器为沿所述图像探测器的光轴方向布置；

所述固定机构被设置用于使激光输出端帽的光轴与所述图像探测器的光轴重合。

根据本实用新型一个实施例的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，还包括位于所述固定机构与所述靶标之间的准直单元和光转换单元；

所述准直单元用于将自所述固定机构处的激光输出端帽射出的激光转换为平行光；

所述光转换单元用于将自所述固定机构处的激光输出端帽射出的激光转换为预设功率的光而射向所述靶标。

根据本实用新型一个实施例的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，所述光转换单元相对于所述准直单元为靠近所述靶标设置。

根据本实用新型一个实施例的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，所述准直单元包括镜筒，所述镜筒的一端套设于所述固定机构处的激光输出端帽的出光端外；和/或，

所述高精度激光输出端帽指向误差的测试装置还包括靶标套筒，所述靶标套设安装于所述靶标套筒内，所述靶标套筒的一端套设于所述光转换单元的出光端外。

根据本实用新型一个实施例的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，所述准直单元包括准直镜组，所述准直镜组上镀有1030nm～1100nm的高透膜；和/或，

所述光转换单元包括分光镜组。

根据本实用新型一个实施例的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，所述分光镜组上镀有1030nm～1100nm的高反膜，所述高反膜的反射率大于98％。

根据本实用新型一个实施例的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，还包括位于所述靶标和所述图像探测器之间的光功率计，所述光功率计用于检测射向所述图像探测器的光的光功率；

所述光功率计设置于滑动座上，所述滑动座为沿与所述图像探测器的光轴垂直的方向滑动设置，用于通过所述滑动座带动所述光功率计，以使所述光功率计具有阻挡光射向所述图像探测器的阻挡状态、以及与所述阻挡状态相对的释放状态。

根据本实用新型一个实施例的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，还包括与所述图像探测器电性连接的主机。

本实用新型实施例提供的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置利用靶标成像，图像探测器自动采集的方式进行测试，能大大提高对激光输出端帽的测试精度，且响应速度快；同时，高精度激光输出端帽指向误差的测试装置具有易于安装集成、结构简单、操作简单等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种高精度激光输出端帽指向误差的测试装置的结构示意图；

图2是图1于另一视角的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一测试结果图像显示图；

图4是本实用新型实施例提供的又一测试结果图像显示图。

附图标记：

100：高精度激光输出端帽指向误差的测试装置；1：固定机构；2：靶标；3：图像探测器；4：准直单元；5：光转换单元；6：光功率计；7：滑动座；8：固定夹具；200：激光输出端帽。

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。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。

本实用新型实施例提供了一种高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，如图1和图2所示，该高精度激光输出端帽指向误差的测试装置100(以下简称为测试装置100)包括固定机构1、靶标2和图像探测器3。

如图1和图2所示，固定机构1用于固定激光输出端帽200(以下简称为QBH)。测试装置100通常还包括机座(未在中示出)，固定机构1是设置于机座上且用于固定待测的QBH，例如，固定机构1可以为设置于机座上的固定夹具，QBH的出光端与固定夹具连接，且固定夹具设置有用于供QBH的出光端放置的V型槽，确保将QBH的出光端放置于V型槽处时，QBH不发生水平偏移。

如图1和图2所示，固定机构1和图像探测器3分别位于靶标2的入光侧和出光侧，使得自固定机构1处的QBH射出的激光经靶标2后，成像于图像探测器3上。固定机构1上的QBH射出的激光束通过靶标2能成像于图像探测器3上，通过图像探测器3的靶面中心与靶标2的相对位置能得出指向误差指标。其中，靶标2和图像探测器3也可以固定于机座上，例如，由于固定机构1、靶标2和图像探测器3通常是沿图像探测器3的光轴方向布置，也即固定机构1上的QBH、靶标2与图像探测器3的光轴重合，如图1和图2所示，在本实施例中，图像探测器3通过与固定机构1结构相同的固定夹具8固定于机座上，这样有利于保持激光光路与图像探测器3靶面中心的光轴的一致性。

靶标2可以为十字靶标等；而图像探测器3可以为CCD探测器等，CCD探测器具有像素高的优点。例如，在本实施例中，CCD探测器响应波长为900nm～1100nm，分辨率为640*512，其靶面孔径D为12mm。图3为指向误差指标较好的QBH的测试结果，可以看出成像后的十字靶标图像几乎与CCD探测器的正中心重合，且图形没有出现明显“畸变”现象，说明CCD探测器接收的激光束几乎垂直打在探测器靶面；图4为指向误差偏大的QBH的测试结果，可以很明显的看出成像后的十字靶标图像位置相对于CCD探测器中心的位置发生偏移，且得到结果为36mrad。

并且，测试装置100还包括与图像探测器3电性连接的主机。主机安装有处理软件，处理软件能采集图像计算靶标2中心与图像探测器3中心的相对位置，测试能通过主机的操作界面处理，相比以往测试方法，精度高，自动化程度更高。其中，图像探测器3可以通过USB数据线与主机相连，以进行控制与读取图像及测试结果数据。

本实用新型实施例提供的测试装置100利用靶标成像，图像探测器3自动采集的方式进行测试，能大大提高对QBH的测试精度，且响应速度快；同时，测试装置100具有易于安装集成、结构简单、操作简单等特点。

如图1和图2所示，在本实施例中，测试装置100还包括位于固定机构1与靶标2之间的准直单元4和光转换单元5(具体地，在本实施例中，光转换单元5相对于准直单元4为靠近靶标2设置)；准直单元4用于将自固定机构1处的QBH射出的激光转换为平行光；光转换单元5用于将自固定机构1处的QBH射出的激光转换为预设功率的光而射向靶标2。光转换单元5可为分光镜组或者光衰减器等。测试装置100利用准直单元4和光转换单元5搭建测试光路，这样能同时测试QBH输出激光的其他指标，例如，光功率、光束质量等。

准直单元4的作用是将QBH发出的发散的激光转成平行光，这样便于测试，激光经准直单元4准直后不会改变光束质量，不会造成能量损失。在本实施例中，准直单元4包括准直镜组，准直镜组上镀有1030nm～1100nm的高透膜。例如，准直单元4的焦距f为50mm，工作波长为1030nm～1100nm，最大承受功率为10kW，激光光斑大小为直径6mm。

如图1和图2所示，在本实施例中，准直单元4包括镜筒，镜筒的一端套设于固定机构1处的QBH的出光端外，准直单元4和QBH通常为通用结构，例如，QBH的出光端的外径可以为25mm，准直单元4的内径可以为25mm。

如上所介绍的，光转换单元5可为分光镜组，具体地，在本实施例中，分光镜组上镀有1030nm～1100nm的高反膜，高反膜的反射率大于98％，例如，分光镜组内部为45°反透镜组，其反射面镀有1030nm～1100nm且反射率为99％的高反膜，1％的透射光用于测试以确保CCD探测器靶面不会发生损伤，分光镜组的90°出光口的反射光可用光功率计接收，以测试QBH输出的总光功率。在QBH输出波长为1080nm且功率为2006W的激光时，分光镜组垂直反射出光口能得到2001.8W的激光，反射率为99.8％，水平出光口的激光到达靶标2上的功率为2.1W。

如图1和图2所示，在本实施例中，测试装置100还包括靶标套筒(未在图中示出)，靶标2套设安装于靶标套筒内，靶标套筒的一端套设于光转换单元5的出光端外(光转换单元5可以是固定于机座上)。这样能保证激光束水平光轴方向垂直于靶面，不引入激光光轴水平方向的误差。例如，分光镜组的水平出光口的外径为25mm，靶标套筒的内径为25mm，靶标套筒的长度为100mm，靶标2的中心加工有宽为1mm的“十”字靶。

如图1和图2所示，在本实施例中，测试装置100还包括位于靶标2和图像探测器3之间的光功率计6，光功率计6用于检测射向图像探测器3的光的光功率；光功率计6设置于滑动座7上，滑动座7为沿与图像探测器3的光轴垂直的方向滑动设置(滑动座7为滑动地安装于机座上)，用于通过滑动座7带动光功率计6，以使光功率计6具有阻挡光射向图像探测器3的阻挡状态、以及与阻挡状态相对的释放状态。光功率计6的初始状态为阻挡状态，在测试光到达图像探测器3的靶面前，光功率计6能检测测试光的光功率，若光功率计6的检测值大于安全损伤阈值，则光功率计6不会移开，以避免测试光超过安全损伤阈值的测试光会将对图像探测器3造成永久性的伤害；若光功率计6的检测值不大于安全损伤阈值，则控制滑动座7移开光功率计6，这样测试光就能到达图像探测器3。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，其特征在于，包括固定机构、靶标和图像探测器；

所述固定机构用于固定激光输出端帽；

所述固定机构和所述图像探测器分别位于所述靶标的入光侧和出光侧，使得自所述固定机构处的激光输出端帽射出的激光经所述靶标后，成像于所述图像探测器上。

2.根据权利要求1所述的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，其特征在于，所述靶标为十字靶标；和/或，

所述图像探测器为CCD探测器。

3.根据权利要求1所述的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，其特征在于，所述固定机构、所述靶标和所述图像探测器为沿所述图像探测器的光轴方向布置；

所述固定机构被设置用于使激光输出端帽的光轴与所述图像探测器的光轴重合。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，其特征在于，还包括位于所述固定机构与所述靶标之间的准直单元和光转换单元；

所述准直单元用于将自所述固定机构处的激光输出端帽射出的激光转换为平行光；

所述光转换单元用于将自所述固定机构处的激光输出端帽射出的激光转换为预设功率的光而射向所述靶标。

5.根据权利要求4所述的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，其特征在于，所述光转换单元相对于所述准直单元为靠近所述靶标设置。

6.根据权利要求5所述的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，其特征在于，所述准直单元包括镜筒，所述镜筒的一端套设于所述固定机构处的激光输出端帽的出光端外；和/或，

所述高精度激光输出端帽指向误差的测试装置还包括靶标套筒，所述靶标套设安装于所述靶标套筒内，所述靶标套筒的一端套设于所述光转换单元的出光端外。

7.根据权利要求4所述的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，其特征在于，所述准直单元包括准直镜组，所述准直镜组上镀有1030nm～1100nm的高透膜；和/或，

所述光转换单元包括分光镜组。

8.根据权利要求7所述的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，其特征在于，所述分光镜组上镀有1030nm～1100nm的高反膜，所述高反膜的反射率大于98％。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，其特征在于，还包括位于所述靶标和所述图像探测器之间的光功率计，所述光功率计用于检测射向所述图像探测器的光的光功率；

所述光功率计设置于滑动座上，所述滑动座为沿与所述图像探测器的光轴垂直的方向滑动设置，用于通过所述滑动座带动所述光功率计，以使所述光功率计具有阻挡光射向所述图像探测器的阻挡状态、以及与所述阻挡状态相对的释放状态。

10.根据权利要求1-3任意一项所述的高精度激光输出端帽指向误差的测试装置，其特征在于，还包括与所述图像探测器电性连接的主机。

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