CN110137795A - 万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***，包括：总电控模块、分别与总电控模块连接的至少两个激光模组、与至少两个激光模组的输出端连接的激光合成模块；总电控模块，用于分别控制各个激光模组的开启或者关闭，以及，分别监测各个激光模组和激光合成模块的运行状态；激光模组，用于独立生成预设第一功率的激光；激光合成模块，用于耦合开启的激光模组输出的激光，并输出耦合后的预设第二功率的激光。通过本发明实施例，实现了高功率激光的输出。同时，通过将子电控模块、子电源模块、激光模块集合成激光模组的模块化设计，使得万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的结构和功能设计简洁，易于商业化批量生产。

Description

万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***。

背景技术

光纤激光器是指用掺稀土元素光纤作为激光工作物质的激光器。作为增益介质的掺稀土元素光纤具有良好的绕柔性，较大的体积/表面积比，独特的波导特性等特点，从而使得光纤激光器相对于其他类型的激光器有效率高、散热好、光束质量高、兼容性好、结构简单紧凑、使用方便可靠、工作寿命长、易于维护等特点。

中、高功率光纤激光器主要应用于金属的切割、焊接和熔覆等工艺，2017年中功率光纤激光器国产化率稳步提升，达到60.5％，实现大部分进口替代。

然而高功率国产激光器技术与进口激光器尚有一定差距，国产化率仅为10.6％，特别是万瓦以上级别的高功率连续光纤激光器更是只能依赖进口。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***，包括：

总电控模块、分别与所述总电控模块连接的至少两个激光模组、与所述至少两个激光模组的输出端连接的激光合成模块；

所述总电控模块，用于分别控制各个所述激光模组的开启或者关闭，以及，分别监测各个所述激光模组和所述激光合成模块的运行状态；

所述激光模组，用于独立生成预设第一功率的激光；

所述激光合成模块，用于耦合开启的激光模组输出的激光，并输出耦合后的预设第二功率的激光。

可选地，所述至少两个激光模组各自独立，每个所述激光模组包括：

与所述总电控模块连接的子电控模块、与所述子电控模块连接的子电源模块、与所述子电源模块的输出端以及所述子电控模块连接的激光模块；所述激光模块输出端与所述激光合成模块的输入端连接；

所述子电控模块，用于监控所述激光模块和对应的所述子电源模块的运行状态，并将监控结果反馈给所述总电控模块；

所述总电控模块，用于根据所述监控结果调节对应的所述子电源模块的输出电流；

所述子电源模块，用于为所述激光模块提供电能；

所述激光模块，用于生成预设第一功率的激光。

可选地，还包括：

所述至少两个激光模组分别可拆卸连接至所述总电控模块；

所述激光合成模块与所述至少两个激光模组可拆卸连接；

所述子电控模块与所述总电控模块可拆卸连接。

可选地，所述激光模块包括：

振荡模块、一端与所述振荡模块连接，另一端与所述激光合成模块连接的放大模块；

所述振荡模块，用于产生预设第三功率的振荡激光；

所述放大模块，用于接收所述振荡激光，并将所述振荡激光进行放大，生成所述预设第一功率的激光。

可选地，所述激光模块还包括：

与所述放大模块输出端连接的光功率反馈探测器，用于探测所述放大模块的输出功率，并将探测结果通过所述子电控模块发送至所述总电控模块，所述总电控模块用于根据所述探测结果调节对应的所述子电源模块的输出电流。

可选地，所述激光合成模块包括：

激光合束器、分别与所述激光模块的输出光纤和所述激光合束器的输入光纤连接的模式匹配器；

所述激光合束器，用于耦合开启的激光模组输出的激光，并输出耦合后的激光。

可选地，所述激光合成模块还包括：

设置于所述激光合束器输入端上的至少一个激光模块输出功率探测器、设置于所述激光合束器内部的合束器输出功率探测器；

所述至少一个激光模块输出功率探测器，用于探测所述至少一个激光模块的输出功率，并将所述至少一个激光模块输出功率探测器产生的激光模块功率输出反馈信号发送至所述总电控模块，所述总电控模块用于根据所述激光模块功率输出反馈信号调节对应的所述子电源模块的输出电流；

所述合束器输出功率探测器，用于探测所述激光合束器的输出功率，并将所述合束器输出功率探测器产生的合束器功率输出反馈信号发送至所述总电控模块，所述总电控模块用于根据所述合束器功率输出反馈信号调节所述子电源模块的输出电流。

可选地，还包括：

一端与所述激光合成模块的输出端连接，另一端通过传输光缆输出激光的熔点盒。

可选地，所述熔点盒包括：

熔接点放置槽、设置于所述熔接点放置槽上方的回光监测探测器，以及，熔点盒信号转接口；

所述激光合成模块的输出端与所述激光传输光缆的输入端的熔接点设于所述熔接点放置槽；

所述回光监测探测器，用于监测返回至所述熔点盒的回光的回光功率，并产生回光反馈信号；

所述熔点盒信号转接口，用于将所述回光反馈信号发送至所述总电控模块，所述总电控模块用于根据所述回光反馈信号监控所述熔点盒的运行状态。

可选地，所述激光模组的数量为2～7个。

可选地，还包括：

通过光纤与所述激光合成模块的输出端连接的激光输出头，与所述总电控模块和所述子电控模块连接的开关电源，除湿机和空调；

所述开关电源，用于为所述总电控模块和所述子电控模块提供电能。

可选地，还包括水冷机；所述水冷机的水路包括水冷主路和水冷辅路；

所述水冷主路，用于冷却所述激光模块、所述激光合成模块、以及所述除湿器；

所述水冷辅路，用于冷却所述子电源模块和所述激光输出头。

可选地，还包括水冷板；

所述水冷板，用于降低所述至少一个激光模块、所述至少一个子电源模块、所述激光合成模块、以及所述熔点盒运行产生的热量。

可选地，还包括：

设置于所述水冷板上的至少一个温度反馈探测器；

所述至少一个温度反馈探测器，用于探测所述激光模块、所述激光合成模块、以及所述熔点盒的水冷温度，并将探测到的水冷温度发送至所述总电控模块，所述总电控模块用于根据所述水冷温度调节所述水冷机的运行状态。

可选地，还包括：

外接稳压器、与所述外接稳压器输出端连接的总开关、一端与所述总开关连接，另一端与所述子电源模块的输入端连接的电源模块强电开关，一端与所述总开关连接，另一端与所述空调连接的降压器；

所述外接稳压器，用于输出稳定的电压；

所述总开关，用于控制所述外接稳压器的电压输出；

所述至少一个电源模块强电开关，用于控制所述子电源模块的电压输入；

所述降压器，用于为所述空调提供稳定的输入电压。

可选地，所述激光合成模块还包括：位于所述激光合束器内部的激光合束器温度反馈探测器；

所述合束器温度反馈探测器，用于探测所述激光合束器的内部的温度，并将产生的合束器温度反馈信号发送至所述总电控模块，所述总电控模块用于根据所述合束器温度反馈信号调节所述水冷机的运行状态。

可选地，还包括：

分别与所述至少一个激光模块输出功率探测器、所述激光合束器温度反馈探测器和所述激光模块输出功率探测器连接的激光合成模块信号转接口；

所述激光合成模块信号转接口，用于将所述合束器功率输出反馈信号、所述合束器温度反馈信号和所述激光模块功率输出反馈信号发送至所述总电控模块，所述总电控模块用于根据所述合束器功率输出反馈信号和所述激光模块功率输出反馈信号调节所述子电源模块的输出电流；所述总电控模块用于根据所述合束器温度反馈信号调节所述水冷机的运行状态。

可选地，还包括：

所述激光模块、所述激光合成模块、所述子电源模块和所述熔点盒可拆卸地设置在所述激光器***中；所述激光模块和所述激光合成模块位于所述子电源模块上方，所述熔点盒位于所述激光模块和所述激光合成模块上方。

本发明实施例包括以下优点：

本发明实施例通过总电控模块控制激光模组的开启或者关闭；以及通过总电控模块监测激光模组和激光合成模块的运行状态；从而实现对激光器***的闭环控制。

本发明实施例总电控模块控制多个激光模组输出激光，并经由激光合成模块将输出激光耦合，从而实现了高功率激光的输出。同时，通过将子电控模块、子电源模块、激光模块集合成激光模组的模块化设计，使得万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的结构和功能设计简洁，易于实现商业化批量生产。

附图说明

图1是本发明的一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的结构框图；

图2是本发明的一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的结构框图；

图3是本发明的一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的光路***结构框图；

图4是本发明的一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的水冷***结构框图；

图5是本发明的一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的电源***结构框图；

图6是本发明的一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的电控***结构框图；

图7是本发明的一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的一种实施案例的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本发明的一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的结构框图，具体可以包括如下模块：

总电控模块101、分别与所述总电控模块连接的至少一个激光模组102、与所述至少一个激光模组的输出端连接的激光合成模块103；

所述总电控模块101，用于分别控制各个所述激光模组102的开启或者关闭，以及，分别监测各个所述激光模组102和所述激光合成模块103的运行状态；

所述激光模组102，用于独立生成预设第一功率的激光；

所述激光合成模块103，用于耦合开启的激光模组102输出的激光，并输出耦合后的预设第二功率的激光。

在本发明实施例中，总电控模块101与激光模组102，以及激光合成模块103连接，接收来自激光模组102和激光合成模块103的反馈信号，以监测激光模组102和激光合成模块103的运行状态。同时，根据反馈信号控制启用或禁用的激光模组102的数量。

激光模组102用于输出一定功率的激光，激光功率的上限受激光模组102的规格的限制。

激光合成模块103用于将至少一个激光模组102输出的激光耦合至同一个光路输出，以实现高功率的激光输出。

所述激光模组的数量为2～7个。在一个示例中，可以选用3～7个如4000W的激光模组102来为***供应激光。总电控模块101根据需要输出的激光总功率的大小来决定激光模组102的启用个数。例如，当需要输出20000W的激光功率时，可以开启5个激光模组102，5个激光模组102输出的激光通过激光合成模块103耦合后便可输出20000W的激光。

参照图2，示出了本发明的一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的结构框图。

在本发明实施例中，所述至少两个激光模组各自独立，每个所述激光模组102可以包括：与所述总电控模块101连接的子电控模块1021、与所述子电控模块1021连接的子电源模块1022、与所述子电源模块1022的输出端以及所述子电控模块1021连接的激光模块1023；所述激光模块1023输出端与所述激光合成模块103的输入端连接；

所述子电控模块1021，用于监控所述激光模块1023和对应的所述子电源模块1022的运行状态，并将监控结果反馈给所述总电控模块101；所述总电控模块101用于根据所述监控结果调节对应的所述子电源模块1022的输出电流；

所述子电源模块1022，用于为所述激光模块1023提供电能；

所述激光模块1023，用于生成预设第一功率的激光。

在本发明实施例中，所述至少两个激光模组102分别可拆卸连接至所述总电控模块101；所述激光合成模块103与所述至少两个激光模组102可拆卸连接；所述子电控模块1031与所述总电控模块101可拆卸连接。

在本发明实施例中，每个激光模组102可以独立运行，又可以与其他激光模组102相互配合。每个激光模组102由一个子电控模块1021、一个子电源模块1022、以及一个激光模块1023组成。

子电控模块1021用于监控激光模块1023和子电源模块1022的运行状态，并将监控结果反馈给总电控模块101，从而使得总电控模块101可以根据子电控模块1021的反馈信息来控制子电源模块1022和激光模块1023的运行。

子电源模块1022用于为激光模块1023提供电能。

激光模块1023用于生成预设第一功率的激光。

在本发明实施例中，将子电控模块1021、子电源模块1022和激光模块1023集成为激光模组102，使得整个万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***结构和功能设计十分简洁，易于实现商业化批量生产。

在本发明实施例中，所述激光模块1023包括：

振荡模块、一端与所述振荡模块连接，另一端与所述激光合成模块连接的放大模块；

所述振荡模块，用于产生预设第三功率的振荡激光；

所述放大模块，用于接收所述振荡激光，并将所述振荡激光进行放大，生成所述预设第一功率的激光。

在一个示例中，以4000W的激光模块1023为例，4000W的激光模块1023由1000W级别的振荡模块与4000W级别的放大模块组成。1000W级别的激光振荡模块吸收输入的泵浦光转化为初始的1000W激光，初始的1000W激光再进入4000W级别的放大模块放大至4000W的激光输出。子电源模块1022为泵浦源提供能量，激发产生泵浦光。

在本发明实施例中，所述激光模块102还包括：

与所述放大模块输出端连接的光功率反馈探测器，用于探测所述放大模块的输出功率，并将探测结果通过所述子电控模块1021发送至所述总电控模块101，所述总电控模块101用于根据所述探测结果调节对应的所述子电源模块1022的输出电流。

在本发明实施例中，放大模块输出功率需要保持稳定，才能保证激光的稳定输出。为此，可以在放大模块的输出端出设置光功率反馈探测器，用于探测放大模块的输出功率，并将探测到的结果反馈给总电控模块101，便于总电控模块101根据放大模块的输出功率大小对子电源模块1022输入激光模块1023的电流大小进行调节。

在本发明实施例中，所述激光合成模块103包括：

激光合束器1031、分别与所述激光模块1023的输出光纤和所述激光合束器的输入光纤连接的模式匹配器1032；

所述激光合束器1031，用于耦合开启的激光模组输出的激光，并输出耦合后的激光。

在本发明实施例中，模式匹配器1032由两种不同规格的光纤组成，输入光纤与激光模组102的输出光纤保持一致，输出光纤与激光合束器1031的输入光纤保持一致，完成两种不同规格光纤的低损耗连接。激光合束器1031总计可以有7根输入光纤与1根输出光纤，每根输入光纤都可接收激光模组102输出的激光；激光合束器1031的输出光纤用于将接收的来自激光模组102的激光耦合至相同的光路中输出。

在本发明实施例中，所述激光合成模块103还包括：

设置于所述激光合束器1031输入端上的至少一个激光模块输出功率探测器、设置于所述激光合束器1031内部的合束器输出功率探测器；

所述至少一个激光模块输出功率探测器，用于探测所述至少一个激光模块1023的输出功率，并将所述至少一个激光模块输出功率探测器产生的激光模块功率输出反馈信号发送至所述总电控模块101，所述总电控模块101用于根据所述激光模块功率输出反馈信号调节对应的所述子电源模块1022的输出电流；

所述合束器输出功率探测器，用于探测所述激光合束器1031的输出功率，并将所述合束器输出功率探测器产生的合束器功率输出反馈信号发送至所述总电控模块101，所述总电控模块101用于根据所述合束器功率输出反馈信号调节所述子电源模块1022的输出电流。

在本发明实施例中，激光合成模块103中的功率监测探测器可以包括合束器输出功率探测器和激光模块输出功率探测器，其中合束器输出功率探测器位于激光合束器1031内部，用于监控激光合成后的功率大小；激光模块输出功率探测器位于激光合束器1031的输入光纤上，分别监控每根输入光纤的功率大小。并将产生的反馈信号发送至总电控模块101，以使总电控模块101可以根据反馈信号调节子电源模块1022的输出电流，从而调节激光合成模块103的输出功率。

图3是本发明实施例的一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的光路***结构图，在本发明实施例中，光路***具体包括：激光模块1023，激光合成模块103，其中，激光模块1023用于提供初始激光，激光合成模块103用于将1023提供的初始激光耦合至同一光路中输出。

如图3所示，在本发明实施例中，还可以包括：

通过光纤与所述激光合成模块103的输出端连接的激光输出头105；与所述总电控模块和所述子电控模块连接的开关电源，除湿机和空调。

在本发明实施例中，来自激光合成模块103的激光可以由激光输出头105输出，作用于待加工的材料上。

如图3所示，在本发明实施例中，还可以包括：

一端与所述激光合成模块103的输出端连接，另一端与所述激光输出头105的输入端连接的熔点盒106；所述熔点盒106与所述激光输出头105通过激光传输光缆107连接。

在本发明实施例中，熔点盒106用于完成激光合成模块103与传输光缆107的转接连接，方便激光输出头105出现问题时的维修更换，激光合成模块103的输出光纤与传输光缆107的输入光纤在熔点盒106中完成连接。

如图3所示，在本发明实施例中，所述熔点盒106可以包括：

熔接点放置槽、设置于所述熔接点放置槽上方的回光监测探测器，以及，熔点盒信号转接口；

所述回光监测探测器，用于监测返回至所述熔点盒106的回光的回光功率，并产生回光反馈信号；

所述激光合成模块103的输出端与所述激光传输光缆107的输入端的熔接点的设于所述熔接点放置槽；

所所述熔点盒信号转接口，用于将所述回光反馈信号发送至所述总电控模块101，所述总电控模块101用于根据所述回光反馈信号监控所述熔点盒106的运行状态。

在本发明实施例中，熔点盒106可以由回光监测探测器、熔接点放置槽和熔点盒信号转接口组成。激光合成模块103的输出光纤与传输光缆107的输入光纤在熔点盒106中完成连接。

由于熔接点良好散热才能长时间稳定可靠地工作，否则容易烧断，进而烧毁整个光路；因此可以将熔接点放置于熔接点放置槽中保证良好散热。

在设计熔接点放置槽时，考虑到光纤是圆形的，熔接点放置槽可以设计成与光纤有较大接触面积的形式，使得光纤中多余的热量能够及时地通过金属接触从熔接点放置槽导出；此外，熔接点放置槽还可以防止光纤移动。

回光监测探测器用于监测光路中传输激光的回光，由于熔接点处漏光较多，烧毁风险高，可以将回光监测探测器放置于熔接点上方，从而能够较好地监测光路中传输激光的特性，可以较好地监测熔点盒106中的回光大小。

回光监测探测器可以根据回光功率大小生成反馈信号，通过熔接点信号转接口将反馈信号发送给总电控模块101，以实现与总电控模块101之间的通信。

熔点盒信号转接口设置在熔点盒外壁上，接收来自熔点盒106内部的探测器反馈的信号，并转接至总电控模块101。

在本发明实施例中，所述万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***还可以包括水冷板；

所述水冷板，用于降低所述至少两个激光模块1023、所述至少两个子电源模块1022、所述激光合成模块103、以及所述熔点盒106运行产生的热量。

在本发明实施例中，所述万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***还可以包括：

设置于所述水冷板上的至少一个温度反馈探测器；

所述至少一个温度反馈探测器，用于探测所述激光模块、所述激光合成模块、以及所述熔点盒的水冷温度。

参照图4，示出了本发明的一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的水冷***结构框图。

如图4所示，在本发明实施例中，还可以包括水冷机110；所述水冷机110的水路包括水冷主路1101和水冷辅路1102；

所述水冷主路1101，用于冷却所述激光模块102、所述激光合成模块103、以及所述除湿器108；

所述水冷辅路1102，用于冷却所述子电源模块1022和所述激光输出头105。

在本发明实施例中，万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***以电力进行驱动，然而光电转换效率普遍在30～40％左右，大约有60～70％的能量会以热量的形式散失掉，因此对产生热量的器件及模块进行散热就十分必要。

水冷机110的水路可以包括水冷主路1101和水冷辅路1102两路水循环通路，其中水冷主路1101的水流量大水温低主要用于冷却发热量大的部分，如，激光模块102、激光合成模块103、除湿器108；水冷辅路1102水流量小水温高主要用于冷却发热量小的部分，如子电源模块1022和激光输出头105。

在本发明实施例中，还可以包括除湿机108和空调109。

在本发明实施例中，除湿机108和空调109可以避免***内部结露影响***的可靠运行。湿度相对较小，温度不高的环境可以只使用除湿机108进行结露控制以节省电能；高温高湿环境可结合空调109与除湿器108一起防止结露。双防露设计可以更好地兼容防结露与能耗控制需求。

参照图5，示出了本发明的一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的电源***结构框图，所述电源***具体可以包括：

外接稳压器111、与所述外接稳压器111输出端连接的总开关112、一端与所述总开关112连接，另一端与所述子电源模块1022的输入端连接的电源模块强电开关113，一端与所述总开关112连接，另一端与所述空调109连接的降压器114；

所述外接稳压器111，用于输出稳定的电压；

所述总开关112，用于控制所述外接稳压器111的电压输出；

所述至少一个电源模块强电开关113，用于控制所述子电源模块1022的电压输入；

所述降压器114，用于为所述空调109提供稳定的输入电压。

如图5所示，在本发明实施例中，还包括：与所述总电控模块102和所述子电控模块1021连接的开关电源115；

所述开关电源115，用于为所述总电控模块101和所述子电控模块1021提供电能。

在本发明实施例中，子电控模块1021与子电源模块1022集成在同一个激光模组102中，但子电控模块1021可以不由子电源模块1022供应电能，而是可以与总电控模块101一起由开关电源115控制。

如图5所示，在本发明实施例中，所述开关电源还用于为所述除湿器108提供电能。

如图5所示，在一个示例中，380V的市电接入外接稳压器111，外接稳压器输出的电流经过总开关112后再分别进入各个子电源模块1022、开关115、降压器114。其中，进入每个子电源模块1022的380V电流由一个电源模块强电开关113控制，可以根据需要对每个子电源模块1022进行独立控制；每个子电源模块1022为相对应的激光模块1023提供合适的直流电能，在直流电能的驱动下激光模块1023才能输出相应的激光。每个子电源模块1022均可以与总电控模块101进行通信，总电控模块101可以通过控制输入直流电能的大小来对输出激光的功率进行控制。开关电源115为除湿器108、总电控模块101、以及子电控模块1021供电。降压器114可以选择380V转220V降压器，经过380V转220V降压器转化之后的220V市电可以为空调109进行供电。

参照图6，示出了本发明一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的电控***结构框图。

在本发明实施例中，所述激光合成模块103还包括：位于所述激光合束器1031内部的激光合束器温度反馈探测器；

所述合束器温度反馈探测器，用于探测所述激光合束器1031的内部的温度，并将产生的合束器温度反馈信号发送至所述总电控模块，所述总电控模块101用于根据所述合束器温度反馈信号调节所述水冷机110的运行状态。

在本发明实施例中，还可以包括：分别与所述至少一个激光模块输出功率探测器、所述激光合束器温度反馈探测器和所述激光模块输出功率探测器连接的激光合成模块信号转接口；

所述激光合成模块信号转接口，用于将所述合束器功率输出反馈信号、所述合束器温度反馈信号和所述激光模块功率输出反馈信号发送至所述总电控模块101，所述总电控模块101用于根据所述合束器功率输出反馈信号和所述激光模块功率输出反馈信号调节所述子电源模块1022的输出电流；所述总电控模块101用于根据所述合束器温度反馈信号调节所述水冷机110的运行状态。

如图6所示，每个激光模组102所涉及的控制和反馈信号构成了一个子电控模块1021的控制和感知内容；子电控模块1021内部单独、独立实现运行、控制、反馈、监测、预警，有一个控制小板对上述所有信号进行处理，处理结果可与总电控模块101进行通信；总电控模块101对整个万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的信号进行处理和控制，综合各方面的信息实现对万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的运行、控制、反馈、监测、预警。在本发明实施例中，总电控模块101所要处理的信号除了子电控模块1021的通信信号外，还可以有空调109、除湿机108的反馈信号、熔点盒106的反馈信号、激光合成模块103的反馈信号、QBH光缆信号、机床通信控制信号、备用反馈控制信号、通信显示控制信号；整个电控***的对外输出信号只有电源控制信号，其中电源控制信号又包含复位信号、使能信号、增减电流信号，对于电源控制信号的处理在很大程度上决定了整个电控***的控制效能。

所有的电控信号，主要有光信号和温度信号两种，对光信号的探测全部采用光电探测器将光信号转化为相应的电信号进行处理，以实现对于光路部分运行状态的实时感知；温度信号既有来自于光路***的、电源***的还有机械***，所有的温度信号均采用温度传感器转化为相应的电信号进行处理，以实现对于整个***发热和散热情况的实时感知，保证整个万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的安全和正常运行。除此之外，还有空调109和除湿机108的湿度及温度信号，可以监控整个机柜内的工作环境状态；激光输出头105的反馈信号，可以实现对激光输出功率的监控和对激光传输光缆107的保护；机床通信控制信号，可以实现激光器与加工机床的联合控制，实现机床的加工控制；通信显示控制信号，可以实现外部连接设备对激光器的控制和运行监控；备用控制信号，可以实现对于整个激光器紧急停止以保护激光器。

参照图7，示出了本发明一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的一种实施案例的结构框图。

在本发明实施例中，所述激光模块、所述激光合成模块、所述子电源模块和所述熔点盒可拆卸地设置在所述激光器***中；所述激光模块和所述激光合成模块位于所述子电源模块上方，所述熔点盒位于所述激光模块和所述激光合成模块上方。

图7以24000W的激光器***为例，380V的市电接入外接稳压器111，打开总开关112与6个子电源模块1022的电源模块强电开关113，380V交流市电分别进入6个子电源模块1022的输入端701，经过6个子电源模块1022转化之后，从子电源模块1022的输出端702输出6路电压自适应的直流电；这6路电压自适应的直流电再输入6个4000W的激光模块1021的输入端703，经过4000W的激光模块1021将输入直流电转化为4000W激光从激光模块1021的输出端704输入激光合成模块103的输入端705，在激光合成模块103中将6路4000W激光合成为1路24000W激光从激光合成模块103的输出端706传输至熔点盒106的输入端707；熔点盒106将24000W激光从输出端708输出；6个子电源模块1022布局于整个激光器***的最下方，中间为6个4000W的激光模块1023和1个激光合成模块103，熔点盒106布局于最上方方便更换激光传输光缆107。通过该激光器***即可实现24000W的激光输出。

本发明实施例包括以下优点：本发明实施例总电控模块控制多个激光模组输出激光，并经由激光合成模块将输出激光耦合，从而实现了高功率激光的输出如可实现25000W激光器的商业化大规模推广。同时，通过将子电控模块、子电源模块、激光模块集合成激光模组的模块化设计，使得万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***的结构和功能设计简洁，易于实现商业化批量生产。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (18)

1.一种万瓦级别的超高功率全光纤连续光纤激光器***，其特征在于，包括：

总电控模块、分别与所述总电控模块连接的至少两个激光模组、与所述至少两个激光模组的输出端连接的激光合成模块；

所述总电控模块，用于分别控制各个所述激光模组的开启或者关闭，以及，分别监测各个所述激光模组和所述激光合成模块的运行状态；

所述激光模组，用于独立生成预设第一功率的激光；

所述激光合成模块，用于耦合开启的激光模组输出的激光，并输出耦合后的预设第二功率的激光。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述至少两个激光模组各自独立，每个所述激光模组包括：

与所述总电控模块连接的子电控模块、与所述子电控模块连接的子电源模块、与所述子电源模块的输出端以及所述子电控模块连接的激光模块；所述激光模块的输出端与所述激光合成模块的输入端连接；

所述子电控模块，用于监控所述激光模块和对应的所述子电源模块的运行状态，并将监控结果反馈给所述总电控模块；

所述总电控模块，用于根据所述监控结果调节对应的所述子电源模块的输出电流；

所述子电源模块，用于为所述激光模块提供电能；

所述激光模块，用于生成预设第一功率的激光。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，还包括：

所述至少两个激光模组分别可拆卸连接至所述总电控模块；

所述激光合成模块与所述至少两个激光模组可拆卸连接；

所述子电控模块与所述总电控模块可拆卸连接。

4.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述激光模块包括：

振荡模块、一端与所述振荡模块连接，另一端与所述激光合成模块连接的放大模块；

所述振荡模块，用于产生预设第三功率的振荡激光；

所述放大模块，用于接收所述振荡激光，并将所述振荡激光进行放大，生成所述预设第一功率的激光。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述激光模块还包括：

与所述放大模块输出端连接的光功率反馈探测器，用于探测所述放大模块的输出功率，并将探测结果通过所述子电控模块发送至所述总电控模块，所述总电控模块用于根据所述探测结果调节对应的所述子电源模块的输出电流。

6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述激光合成模块包括：

激光合束器、分别与所述激光模块的输出光纤和所述激光合束器的输入光纤连接的模式匹配器；

所述激光合束器，用于耦合开启的激光模组输出的激光，并输出耦合后的激光。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述激光合成模块还包括：

设置于所述激光合束器输入端上的至少一个激光模块输出功率探测器、设置于所述激光合束器内部的合束器输出功率探测器；

所述至少一个激光模块输出功率探测器，用于探测所述至少一个激光模块的输出功率，并将所述至少一个激光模块输出功率探测器产生的激光模块功率输出反馈信号发送至所述总电控模块，所述总电控模块用于根据所述激光模块功率输出反馈信号调节对应的所述子电源模块的输出电流；

所述合束器输出功率探测器，用于探测所述激光合束器的输出功率，并将所述合束器输出功率探测器产生的合束器功率输出反馈信号发送至所述总电控模块，所述总电控模块用于根据所述合束器功率输出反馈信号调节所述子电源模块的输出电流。

8.根据权利要求3所述的***，其特征在于，还包括：

一端与所述激光合成模块的输出端连接，另一端通过传输光缆输出激光的熔点盒。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述熔点盒包括：

熔接点放置槽、设置于所述熔接点放置槽上方的回光监测探测器，以及，熔点盒信号转接口；

所述激光合成模块的输出端与所述激光传输光缆的输入端的熔接点设于所述熔接点放置槽内；

所述回光监测探测器，用于监测返回至所述熔点盒的回光的回光功率，并产生回光反馈信号；

所述熔点盒信号转接口，用于将所述回光反馈信号发送至所述总电控模块，所述总电控模块用于根据所述回光反馈信号监控所述熔点盒的运行状态。

10.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述激光模组的数量为2～7个。

11.根据权利要求9所述的***，其特征在于，还包括：

通过光纤与所述激光合成模块的输出端连接的激光输出头，与所述总电控模块和所述子电控模块连接的开关电源，除湿机和空调；

所述开关电源，用于为所述总电控模块和所述子电控模块提供电能。

12.根据权利要求11所述的***，其特征在于，还包括水冷机；所述水冷机的水路包括水冷主路和水冷辅路；

所述水冷主路，用于冷却所述激光模块、所述激光合成模块、以及所述除湿器；

所述水冷辅路，用于冷却所述子电源模块和所述激光输出头。

13.根据权利要求12所述的***，其特征在于，还包括水冷板；

所述水冷板，用于降低所述至少一个激光模块、所述至少一个子电源模块、所述激光合成模块、以及所述熔点盒运行产生的热量。

14.根据权利要求13所述的***，其特征在于，还包括：

设置于所述水冷板上的至少一个温度反馈探测器；

所述至少一个温度反馈探测器，用于探测所述激光模块、所述激光合成模块、以及所述熔点盒的水冷温度，并将探测到的水冷温度发送至所述总电控模块，所述总电控模块用于根据所述水冷温度调节所述水冷机的运行状态。

15.根据权利要求14所述的***，其特征在于，还包括：

外接稳压器、与所述外接稳压器输出端连接的总开关、一端与所述总开关连接，另一端与所述子电源模块的输入端连接的电源模块强电开关，一端与所述总开关连接，另一端与所述空调连接的降压器；

所述外接稳压器，用于输出稳定的电压；

所述总开关，用于控制所述外接稳压器的电压输出；

所述至少一个电源模块强电开关，用于控制所述子电源模块的电压输入；

所述降压器，用于为所述空调提供稳定的输入电压。

16.根据权利要求12所述的***，其特征在于，所述激光合成模块还包括：位于所述激光合束器内部的激光合束器温度反馈探测器；

所述合束器温度反馈探测器，用于探测所述激光合束器的内部的温度，并将产生的合束器温度反馈信号发送至所述总电控模块，所述总电控模块用于根据所述合束器温度反馈信号调节所述水冷机的运行状态。

17.根据权利要求16所述的***，其特征在于，还包括：

分别与所述至少一个激光模块输出功率探测器、所述激光合束器温度反馈探测器和所述激光模块输出功率探测器连接的激光合成模块信号转接口；

所述激光合成模块信号转接口，用于将所述合束器功率输出反馈信号、所述合束器温度反馈信号和所述激光模块功率输出反馈信号发送至所述总电控模块，所述总电控模块用于根据所述合束器功率输出反馈信号和所述激光模块功率输出反馈信号调节所述子电源模块的输出电流；所述总电控模块用于根据所述合束器温度反馈信号调节所述水冷机的运行状态。

18.根据权利要求8所述的***，其特征在于，还包括：

所述激光模块、所述激光合成模块、所述子电源模块和所述熔点盒可拆卸地设置在所述激光器***中；所述激光模块和所述激光合成模块位于所述子电源模块上方，所述熔点盒位于所述激光模块和所述激光合成模块上方。