CN214041812U - 一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置，包括：激光器，用于发射激光；耦合器，连接于激光器一端，设于激光的发射路径上；耦合器设有第一调节镜架和调节螺栓，第一调节镜架内安装有聚焦透镜；多个调节螺栓旋设于耦合器的筒壁并与第一调节镜架相抵，用于在与第一调节镜架对应的耦合器的径向平面上对第一调节镜架进行位置调节；光纤插芯座，连接于调节筒柱远离扩束组件的一端，用于连接光纤。根据本实用新型实施例的高功率激光光束的光纤耦合调节装置，通过对耦合器进行调节，可实现对激光的精细调节，且结构简单、调试方便、稳定可靠；整个调节装置可以实现全密封的结构设计，避免外界环境的影响，增强了使用的安全性和可靠性。

Description

一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置

技术领域

本实用新型涉及激光传输技术领域，特别涉及一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置。

背景技术

激光已被广泛应用到各种加工生产制造工艺中。实际操作中，激光光源与工件作业面有一定的距离，且工件还可能处于运动平台中。有用各种镜片组成空间传输光路，将激光光束传输到作业面上，这种方法对作业平台、使用环境都会有严苛的要求；也有考虑到把激光耦合到光纤中，利用光纤的灵活性，实现激光能量的传输，从而避免空间的约束。

目前，对激光光束的光纤耦合，主要有两种调节方法：一种是把耦合器和光纤端作为一整体加以固定，调节激光光源的空间位置。这种方式适合于体积较小的微小功率的激光光源。另一种是固定激光光源，把耦合器和光纤端作为一整体加以调节。但是当激光光源功率较高时，对激光光束的聚焦耦合会有更高的精度要求，现有的调节方法无法对聚焦透镜进行针对性调节来应对精度要求。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置，通过固定两端的激光光源和光纤端面，只对中间耦合器内的第一调节镜架进行调节，实现了对激光光束的精细调节和高效耦合。

根据本实用新型的第一方面实施例的高功率激光光束的光纤耦合调节装置，包括：激光器，用于发射激光；耦合器，连接于所述激光器一端，设于激光的发射路径上；所述耦合器内部设有供激光穿过的通道，所述耦合器设有第一调节镜架和调节螺栓，所述第一调节镜架设于通道内；所述第一调节镜架内安装有聚焦透镜；多个所述调节螺栓旋设于所述耦合器的筒壁并与所述第一调节镜架相抵，所述调节螺栓用于在与所述第一调节镜架对应的所述耦合器的径向平面上对所述第一调节镜架进行位置调节；光纤插芯座，连接于所述耦合器远离所述激光器的一端，用于连接光纤。

根据本实用新型实施例的高功率激光光束的光纤耦合调节装置，至少具有如下有益效果：激光光源和光纤端面的固定，加强了这个装置结构的稳定性，对光纤端可能出现的损伤，也可直接进行替换，无需调节；只对中间的耦合器进行调节，可实现对激光的精细调节，且结构简单、调试方便、稳定可靠；整个调节装置可以实现全密封的结构设计，避免外界环境的影响，增强了使用的安全性和可靠性。

根据本实用新型的一些实施例，所述耦合器包括扩束组件和调节筒柱，所述扩束组件一端与所述激光器连接，另一端与所述调节筒柱连接，用于扩大所述激光器发射的激光；所述调节筒柱远离所述扩束组件的一端与所述光纤插芯座连接；所述第一调节镜架和所述调节螺栓均设于所述调节筒柱内。

根据本实用新型的一些实施例，所述扩束组件包括镜筒、第一透镜和第二透镜，所述镜筒两端分别与所述激光器和所述调节筒柱连接，所述第一透镜和所述第二透镜均安装于所述镜筒内。

根据本实用新型的一些实施例，所述镜筒中心设有轴向贯穿的阶梯孔以供激光穿过，所述第一透镜和所述第二透镜间隔安装于所述阶梯孔内，并与所述阶梯孔内的阶梯面相抵。

根据本实用新型的一些实施例，所述阶梯孔包括第一镜孔、连接孔和第二镜孔，所述连接孔连通所述第一镜孔和所述第二镜孔；所述第一透镜设于所述第一镜孔内，并与所述第一镜孔和所述连接孔之间的阶梯面相抵；所述第二透镜设于所述第二镜孔内，并与所述第二镜孔和所述连接孔之间的阶梯面相抵。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一调节镜架靠近所述调节筒柱的一端外表面设有锥形面，所述调节螺栓一端与所述锥形面相抵，用于在与所述第一调节镜架对应的所述调节筒柱的径向平面上对所述第一调节镜架进行位置调节。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一调节镜架外表面还设有与所述锥形面相背的轴肩，所述轴肩能与所述调节筒柱的内壁相抵，以对所述第一调节镜架进行轴向方向的限位。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一调节镜架中心设有轴向贯穿的安装孔，所述聚焦透镜设于所述安装孔内。

根据本实用新型的一些实施例，还包括第二调节镜架，所述第二调节镜架设于所述安装孔内并能沿所述安装孔的轴向方向进行位置调节；所述聚焦透镜设于所述第二调节镜架内。

根据本实用新型的一些实施例，还包括第三调节镜架，所述第三调节镜架设于所述镜筒内并能沿所述镜筒的轴向方向进行位置调节；所述第一透镜设于所述第三调节镜架内。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例的剖视图；

图3是本实用新型第一实施例的剖视图。

附图标记：

激光器100；

耦合器200、扩束组件201、调节筒柱202、镜筒210、阶梯孔211、第一镜孔212、连接孔213、第二镜孔214、第一透镜220、第二透镜230、第一调节镜架240、锥形面241、安装孔242、轴肩243、调节螺栓250、聚焦透镜260；

光纤插芯座300、光纤310；

第二调节镜架400、第三调节镜架410。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图3，本实用新型实施例的一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置，包括：激光器100，用于发射激光；耦合器200，连接于激光器100一端，设于激光的发射路径上；耦合器200内部设有供激光穿过的通道，耦合器200设有第一调节镜架240和调节螺栓250，第一调节镜架240设于通道内；第一调节镜架240内安装有聚焦透镜260；多个调节螺栓250旋设于耦合器200的筒壁并与第一调节镜架240相抵，调节螺栓250用于在与第一调节镜架240对应的耦合器200的径向平面上对第一调节镜架240进行位置调节；光纤插芯座300，连接于耦合器200远离激光器100的一端，用于连接光纤310。具体的，光纤310与光纤插芯座300连接的端部设有光纤插芯，光纤插芯插入光纤插芯座300内完成连接。激光器100和光纤310端面的固定，加强了这个装置结构的稳定性，对光纤310端可能出现的损伤，可直接进行替换，无需调节；只对中间的耦合器200进行调节，可实现对激光的精细调节，且结构简单、调试方便、稳定可靠；整个调节装置可以实现全密封的结构设计，避免外界环境的影响，增强了使用的安全性和可靠性。

在本实用新型的一些实施例中，耦合器200包括扩束组件201和调节筒柱202，扩束组件201一端与激光器100连接，另一端与调节筒柱202连接，用于扩大激光器100发射的激光；调节筒柱202远离扩束组件201的一端与光纤插芯座300连接；第一调节镜架240和调节螺栓250均设于调节筒柱202内。扩束组件201有两个作用，一是扩展激光束的直径，二是减小激光束的发散角。一束被扩束的光束的发散角，和扩束比成反比例变化。和未经扩束的光束相比，扩束后的光束可被聚焦得更小。激光扩束准直镜的倍率即光束直径的放大倍率。扩束组件201内设有供激光穿过的通道。

在本实用新型的一些实施例中，扩束组件201包括镜筒210、第一透镜220和第二透镜230，镜筒210两端分别与激光器100和调节筒柱202连接，第一透镜220和第二透镜230均安装于镜筒210内。

在本实用新型的一些实施例中，镜筒210中心设有轴向贯穿的阶梯孔211以供激光穿过，第一透镜220和第二透镜230间隔安装于阶梯孔211内，并与阶梯孔211内的阶梯面相抵。具体的，镜筒210中心具有贯穿的孔，但是孔内不同位置具有多个不同的内径，因此不同的内径变化出形成阶梯面，故称为阶梯孔211。第一透镜220和第二透镜230分别安装于镜筒210的两端的孔内，便于安装和取出。第一透镜220和第二透镜230均是端面与镜筒210内的阶梯面相抵；第一透镜220和第二透镜230与镜筒210的连接优选为粘接，但也可以是卡套于镜筒210内等方式。

在本实用新型的一些实施例中，阶梯孔211包括第一镜孔212、连接孔213和第二镜孔214，连接孔213连通第一镜孔212和第二镜孔214；第一透镜220设于第一镜孔212内，并与第一镜孔212和连接孔213之间的阶梯面相抵；第二透镜230设于第二镜孔214内，并与第二镜孔214和连接孔213之间的阶梯面相抵。

在本实用新型的一些实施例中，第一调节镜架240靠近扩束组件201的一端外表面设有锥形面241，调节螺栓250一端与锥形面241相抵，用于在与第一调节镜架240对应的调节筒柱202的径向平面上对第一调节镜架240进行位置调节。具体的，调节螺栓250设有四个，绕调节筒柱202的圆周均匀间隔设置，以实现更好的调节效果。调节螺栓250旋设于调节筒柱202的筒壁上，其旋入调节筒柱202内的端部设有与第一调节镜架240的锥形面241角度一致的斜面，调节螺栓250的端部不会旋入第一调节镜架240内，但是其斜面会与第一调节镜架240的锥形面241相抵，通过旋转不同的调节螺栓250，可以实现在对应的调节筒柱202径向平面的水平方向和垂直方向的微小调节。

可以理解的是，调节螺栓250不限于是4个，也可以是5个、6个或者更多。

在本实用新型的一些实施例中，第一调节镜架240外表面还设有与锥形面241相背的轴肩243，轴肩243能与调节筒柱202的内壁相抵，以对第一调节镜架240进行限位。具体的，轴肩243是用于对第一调节镜架240在其轴向方向的移动进行限位，如若没有轴肩243对其进行限位，将导致在调节螺栓250对第一调节镜架240进行调节的过程中，第一调节镜架240将可以朝远离扩束组件201的方向移动，同时将第一调节镜架240的中心轴线调整为水平将变得极为困难，使得聚焦难度加大。

需要注意的是，第一调节镜架240的外径必须小于调节筒柱202的内径，否则调节螺栓250将失去对第一调节镜架240的调节空间。

在本实用新型的一些实施例中，第一调节镜架240中心设有轴向贯穿的安装孔242，聚焦透镜260设于安装孔242内。聚焦透镜260用于将经过扩束组件201扩大的激光束进行重新聚焦至光纤310的端面上。

在本实用新型的一些实施例中，还包括第二调节镜架400，第二调节镜架400设于安装孔242内并能沿安装孔242的轴向方向进行位置调节；聚焦透镜260设于第二调节镜架400内。如图2所示，在本实用新型的第一方面实施例中，第二调节镜架400与安装孔242为螺纹连接，第二调节镜架400的外表面设有外螺纹，安装孔242设有与第二调节镜架400相匹配的内螺纹，通过旋转第二调节镜架400可以调节聚焦透镜260与扩束组件201的距离，寻找更好的对焦位置。在安装时，先经过计算对第二调节镜架400与安装孔242的相对位置进行调节，然后再进行后续安装以及对第一调节镜架240的调节。

在本实用新型的一些实施例中，还包括第三调节镜架410，第三调节镜架410设于镜筒210内并能沿镜筒210的轴向方向进行位置调节；第一透镜220设于第三调节镜架410内。如图3所示，在本实用新型的另一实施例中，第三调节镜架410设于第一镜孔212内，同样通过螺纹连接，不过此处通过第三调节镜架410调节的是第一透镜220与第二透镜230之间的距离，此距离会对激光的扩大范围造成影响，从而对聚焦产生影响。可根据需要对两种设置方式进行优选。现有技术中，关于光纤耦合端的调节，往往限于光路垂直方向的平面上调节，而对光路传输方向上较少处理，这样会带来激光光束聚焦到光纤端面上的耦合问题；而第二调节镜架400或第三调节镜架410能够带动聚焦透镜260或者第一透镜220沿轴向移动，改善耦合聚焦效果。

可以理解的是，第二调节镜架400与安装孔242的连接或者第三调节镜架410与第一镜孔212的连接不限于为螺纹连接，也可以是其他方式，例如卡接；在第二调节镜架400或第三调节镜架410的外表面设置多个间隔设置的凹槽，在安装孔242或第一镜孔212内设置一弹性凸起可嵌入第二调节镜架400或第三调节镜架410外表面的凹槽内，通过推动第二调节镜架400或第三调节镜架410进行调节。但是此调节方式不如螺纹调节精确，优选为螺纹连接。

在本实用新型的一些实施例中，激光器100与耦合器200通过螺纹连接。具体的，激光器100与扩束组件201通过螺纹连接，扩束组件201与调节筒柱202同样为螺纹连接。

可以理解的是，也可以是其他方式的连接，例如套接。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置，其特征在于，包括：

激光器(100)，用于发射激光；

耦合器(200)，连接于所述激光器(100)一端，设于激光的发射路径上；所述耦合器(200)内部设有供激光穿过的通道，所述耦合器(200)包括第一调节镜架(240)和调节螺栓(250)，所述第一调节镜架(240)设于通道内；所述第一调节镜架(240)内安装有聚焦透镜(260)；多个所述调节螺栓(250)旋设于所述耦合器(200)的筒壁并与所述第一调节镜架(240)相抵，所述调节螺栓(250)用于在与所述第一调节镜架(240)对应的所述耦合器(200)的径向平面上对所述第一调节镜架(240)进行位置调节；

光纤插芯座(300)，连接于所述耦合器(200)远离所述激光器(100)的一端，用于连接光纤(310)。

2.根据权利要求1所述的一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置，其特征在于：所述耦合器(200)包括扩束组件(201)和调节筒柱(202)，所述扩束组件(201)一端与所述激光器(100)连接，另一端与所述调节筒柱(202)连接，用于扩大所述激光器(100)发射的激光；所述调节筒柱(202)远离所述扩束组件(201)的一端与所述光纤插芯座(300)连接；所述第一调节镜架(240)和所述调节螺栓(250)均设于所述调节筒柱(202)内。

3.根据权利要求2所述的一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置，其特征在于：所述扩束组件(201)包括镜筒(210)、第一透镜(220)和第二透镜(230)，所述镜筒(210)两端分别与所述激光器(100)和所述调节筒柱(202)连接，所述第一透镜(220)和所述第二透镜(230)均安装于所述镜筒(210)内。

4.根据权利要求3所述的一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置，其特征在于：所述镜筒(210)中心设有轴向贯穿的阶梯孔(211)以供激光穿过，所述第一透镜(220)和所述第二透镜(230)间隔安装于所述阶梯孔(211)内，并与所述阶梯孔(211)内的阶梯面相抵。

5.根据权利要求4所述的一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置，其特征在于：所述阶梯孔(211)包括第一镜孔(212)、连接孔(213)和第二镜孔(214)，所述连接孔(213)连通所述第一镜孔(212)和所述第二镜孔(214)；所述第一透镜(220)设于所述第一镜孔(212)内，并与所述第一镜孔(212)和所述连接孔(213)之间的阶梯面相抵；所述第二透镜(230)设于所述第二镜孔(214)内，并与所述第二镜孔(214)和所述连接孔(213)之间的阶梯面相抵。

6.根据权利要求2所述的一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置，其特征在于：所述第一调节镜架(240)靠近所述扩束组件(201)的一端外表面设有锥形面(241)，所述调节螺栓(250)一端与所述锥形面(241)相抵，用于在与所述第一调节镜架(240)对应的所述调节筒柱(202)的径向平面上对所述第一调节镜架(240)进行位置调节。

7.根据权利要求6所述的一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置，其特征在于：所述第一调节镜架(240)外表面还设有与所述锥形面(241)相背的轴肩(243)，所述轴肩(243)能与所述调节筒柱(202)的内壁相抵，以对所述第一调节镜架(240)进行轴向方向的限位。

8.根据权利要求7所述的一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置，其特征在于：所述第一调节镜架(240)中心设有轴向贯穿的安装孔(242)，所述聚焦透镜(260)设于所述安装孔(242)内。

9.根据权利要求8所述的一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置，其特征在于：还包括第二调节镜架(400)，所述第二调节镜架(400)设于所述安装孔(242)内并能沿所述安装孔(242)的轴向方向进行位置调节；所述聚焦透镜(260)设于所述第二调节镜架(400)内。

10.根据权利要求3所述的一种高功率激光光束的光纤耦合调节装置，其特征在于：还包括第三调节镜架(410)，所述第三调节镜架(410)设于所述镜筒(210)内并能沿所述镜筒(210)的轴向方向进行位置调节；所述第一透镜(220)设于所述第三调节镜架(410)内。

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