CN110932059B - 一种用于高功率光纤激光光路t型切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高功率光纤激光光路T型切换装置，包括输入光纤(1)、操作光纤(11)、主体座(8)以及呈T型分布的准直组件(2)、第一耦合组件(6)和第二耦合组件(9)；准直组件(2)的端部插接输入光纤(1)，其内部设有准直镜组(21)，第一耦合组件(6)和第二耦合组件(9)内分别设有第一聚焦镜组(61)和第二聚焦镜组(91)；T型分布的交点处设有激光反射镜(33)，激光反射镜(33)设置在转动机构的端部，激光反射镜(33)对应旋转到水平状态和与准直组件(2)的入射激光呈45度夹角的倾斜状态。本发明的用于高功率光纤激光光路T型切换装置，能够简单高效的实现分光。

Description

一种用于高功率光纤激光光路T型切换装置

技术领域

本发明属于激光光路切换技术领域，更具体地，一种用于高功率光纤激光光路T型切换装置。

背景技术

常规的光纤激光器在出厂时，是配置一根输出光纤。激光器中的光纤与激光器为一体式焊接组成，且输出光纤光缆的芯径是唯一的，设计用于单一的加工单元，输出光纤损坏时更换难度大。基于应用领域对高功率光纤激光器的需求不断增加，为了提高高功率光纤激光器的利用率，需要一款可方便切换通道的光路切换装置。通过为高功率光纤激光器增加分光装置，可以同时输出多根光纤，每根光纤不同芯径可以用于不同的加工。通过控制信号，可实现不同加工单元光路切换。在切换装置上，操作光纤通过标准锁紧头，可以快速插拔，易于维修。

现有的一些光纤激光器用光路切换装置通过控制固定在气缸上的反射镜的移动来实现分光。气压不足时反射镜移动响应太慢，气压过大时反射镜移动相应过快，气压不稳会影响分光装置反射激光的稳定性，况且采用气缸驱动整体结构较大。

有的光路切换装置通过控制固定在电控精密导轨上的反射镜的移动来实现分光。结构复杂，对导轨的定位精度提出很高的要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种用于高功率光纤激光光路T型切换装置，准直组件与第一耦合组件和第二耦合组件呈T型分布，耦合组件与准直组件之间形成两通道，其一形成呈直线的直通光路，其二形成90度反射的反射通道光路，通过该T型的结构布局，实现通过一片激光反射镜的一个动作即可完成光路的切换，实现分光工作，操作简单不需要特别精确的定位装置降低位置误差带来的光学偏差；同时，避免出现现有技术中利用气缸或者电控精密导轨上的反射镜移动的反应慢且移动艰难的问题，本方案的结构设计方便了光路转换，简化了光路转换结构。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于高功率光纤激光光路T型切换装置，包括输入光纤和操作光纤，还包括内部中空的主体座以及呈T型分布在所述主体座内的准直组件、第一耦合组件和第二耦合组件，所述准直组件与所述第一耦合组件位于同一水平线上；

所述准直组件的端部插接所述输入光纤，其内部设有准直镜组；所述第一耦合组件和第二耦合组件的端部均插接有所述操作光纤，所述第一耦合组件和第二耦合组件内分别设有第一聚焦镜组和第二聚焦镜组；

所述T型分布的交点处设有激光反射镜，所述激光反射镜设置在转动机构的端部，所述激光反射镜对应旋转到水平状态和与所述准直组件的入射激光呈45度夹角的倾斜状态，实现光路转换。

进一步地，所述激光反射镜的两面都是反射面。

进一步地，还包括红光组件，其设置在激光反射镜水平状态和倾斜状态两个位置之间的范围内，所述红光组件包括红光固定座和固定在所述红光固定座上的发出红光光束的红光指示灯。

进一步地，所述红光光束水平出射，其通路上设有与所述红光光束呈45度夹角的红光反射镜。

进一步地，所述转动机构的两侧分别设有与所述倾斜状态对应的第一位置传感器和与所述水平状态对应的第二位置传感器。

进一步地，所述准直组件、所述第一耦合组件和所述第二耦合组件内均设有调节机构。

进一步地，所述准直组件、所述第一耦合组件和所述第二耦合组件内均设有水冷机构。

进一步地，所述主体座内还设有与所述准直组件、第一耦合组件和第二耦合组件、转动机构、红光组件、散射光传感器组件、温湿度传感器组件及外部激光器设备连接的电路板控制盒组件。

进一步地，所述主体座内还设有散射光传感器组件。

进一步地，所述主体座内部还设有温湿度传感器组件。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明用于高功率光纤激光光路T型切换装置，准直组件与第一耦合组件和第二耦合组件呈T型分布，耦合组件与准直组件之间形成两通道，其一形成呈直线的直通光路，其二形成90度反射的反射通道光路，通过该T型的结构布局，实现通过一片激光反射镜的一个动作即可完成光路的切换，实现分光工作，操作简单不需要特别精确的定位装置降低位置误差带来的光学偏差；同时，避免出现现有技术中利用气缸或者电控精密导轨上的反射镜移动的反应慢且移动艰难的问题，本方案的结构设计方便了光路转换，简化了光路转换结构。

(2)本发明用于高功率光纤激光光路T型切换装置，通过在激光反射镜附近设置红光组件，并利用激光反射镜的两面均能反射的作用，实现通过红光光路的路径判断激光输出的路径。激光器发射的红光光束通过准直镜组等会发生衰减，而激光本身肉眼不能见，通过红光组件发射的红光增强红光指引效果。

(3)本发明用于高功率光纤激光光路T型切换装置，准直组件和耦合组件内均设有调节机构和水冷机构，调节机构用于调节准直镜组以将输入光纤输入的激光变成平行光束，用于调节耦合组件的聚焦镜组从准直镜组进入的激光可以汇聚进入第一聚焦镜组或第二聚焦镜组。

附图说明

图1是本发明实施例中一种用于高功率光纤激光光路T型切换装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中红光组件的结构示意图；

图3是本发明实施例中高功率光纤激光光路T型切换装置中的光路切换示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-输入光纤、2-准直组件、21-准直镜组、3-转轴组件、31-第一位置传感器、32-第二位置传感器、33-激光反射镜、4-红光组件、40-红光固定座、41-调节螺钉、42-红光调节座、43-红光指示灯、44-镜片压块、45-红光反射镜、5-散射光传感器组件、6-第一耦合组件、61-第一聚集镜组、7-温湿度传感器组件、8-主体座、9-第二耦合组件、91-第二聚焦镜组、10-电路板控制盒组件、11-操作光纤。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明实施例中一种用于高功率光纤激光光路T型切换装置的结构示意图。如图1所示，本发明的高功率光纤激光回路T型切换装置包括主体座8,、准直组件2、转轴组件3、第一耦合组件6、第二耦合组件9、操作光纤11，主体座8的靠近顶部的两侧均设有凹槽，且两侧的凹槽位于同于水平线上，准直组件2和第一耦合组件6分别固定在两侧的凹槽内；主体座8的中轴靠近底部的位置同样设有凹槽，第二耦合组件9固定在底部的凹槽内，第二耦合组件9垂直与准直组件2和第一耦合组件6之间的连线，准直组件2、第一耦合组件6、第二耦合组件9呈T型分布，且主体座8内于准直组件2、第一耦合组件6和第二耦合组件9维持的区域是中空的结构，便于激光的在三者之间传播。

准直组件2的端部***输入光纤1，准直组件2包括准直镜组21、调节机构和水冷机构，调节机构和水冷机构均设置在准直镜组21内，且调节机构用于调节准直镜组21以将输入光纤1输入的激光变成平行光束，并以平行光束的形式从准直组件2中输出；水冷机构用于给准直镜组21降温，从而维持准直镜组的内部温度恒定。

第一耦合组件6和第二耦合组件9的端部均插接有操作光纤11，且第一耦合组件6和第二耦合组件9均包括调节机构和水冷机构，水冷机构用于维持第一聚焦镜组61和第二聚焦镜组91的内部温度恒定；第一耦合组件6中设有第一聚焦镜组61，第二耦合组件9中设有第二聚焦镜组91，调节机构用于调节第一聚焦镜组61和第二聚焦镜组91，使得从准直镜组21进入的激光可以汇聚进入第一聚焦镜组61或第二聚焦镜组91。

图3是本发明实施例中高功率光纤激光光路T型切换装置中的光路切换示意图。如图3所示，准直组件2与第一耦合组件6和第二耦合组件9之间形成两通光路，准直组件2与第一耦合组件6之间形成直通光路B，准直组件2与第二耦合组件9呈90度分布，准直组件2与第二耦合组件9之间形成反射通道光路A。

本发明还包括转轴组件3，转轴组件3包括转动机构、激光反射镜33、第一位置传感器31和第二位置传感器32，激光反射镜33设置在上述T型分布的交点处，激光反射镜33固定在转动机构的端部，通过转动机构带动可使激光反射镜33进行转动，从而与准直组件2输出的激光形成不同的角度；第一位置传感器31和第二位置传感器32设置在转动机构的两侧，第一位置传感器31和第二位置传感器32用于感知激光反射镜33的位置状态，并与转动机构协同作用改变激光的切换状态，所述激光反射镜33由第一位置传感器31的位置转动至第二位置传感器32的位置时，激光反射镜33水平，从准直组件2输出的激光沿直线进入到第一耦合组件6中，即完成直通光路B的传输；当激光反射镜33由第二位置传感器32的位置转动至第一位置传感器31的位置时，激光反射镜33与准直组件3输出的激光成45度夹角，经过激光反射镜33反射后，激光转换90度入射到第二耦合组件9中，即完成反射通道光路A的传输。

其中，准直组件2、第一耦合组件6、第二耦合组件9呈T型分布的结构，使得光路的转换只需要一个转轴组件3，即通过一片激光反射镜33的一个动作完成切换，来实现分光工作，激光反射镜只需要做两个位置的转动变化，操作简单不需要特别精确的定位装置降低位置误差带来的光学偏差；同时，避免出现现有技术中利用气缸或者电控精密导轨上的反射镜移动的反应慢且移动艰难的问题，本方案的结构设计方便了光路转换，简化了光路转换结构。

图2是本发明实施例中红光组件的结构示意图。如图1和图2所示，本发明还包括红光组件4，红光组件4设置在直通光路B的顶部，激光反射镜33的附近，红光组件4包括红光固定座40、调节螺钉41、红光调节座42、红光指示灯43、镜片压块44和红光反射镜45，红光调节座42固定在红光固定座40内，优选地，红光调节座42通过四个均匀设置的调节螺钉固定在红光固定座40上；红光指示灯43固定在红光调节座42上，优选地，红光指示灯43通过顶丝固定在红光调节座42上，红光指示灯43用于发出红光，且红光是肉眼可见的，通过红光进行光路的引导，使人们可以根据红光的路径判断激光的路径。

红光反射镜45设置在红光指示灯43光通路上，且红光反射镜45通过镜片压块44固定在红光固定座40上；其中，红光反射镜45与红光光束呈45度夹角，红光光束水平入射，通过红光反射镜45的作用使得红光光束竖直方向入射；当激光反射镜33旋转至第二位置传感器32对应的位置时，红光光束在没有其他反射的情况下沿竖直方向入射在第二耦合组件9中，从而在直通通路B输出激光光束的同时，反射通道光路A中输出红光，实现根据红光的路径判断激光输出的路径；激光反射镜33的两面都能对光进行反射，其中一面反射激光光束，另外一面反射红光光束，当激光反射镜33旋转至第一位置传感器31对应的位置时，红光光束在激光反射镜33的另一面被反射从而使得红光光束沿着直通光路B输出，实现根据红光的路径判断激光输出的路径。

优选地，本发明还包括散射光传感器组件5，散射光传感器组件5安装在主体座8的内部靠近光路处，用于检测主体座8内部散射光，起到光路反馈和保护的作用。

优选地，还包括温湿度传感器组件7，其安装在主体座8内部，用于检测高功率光纤激光光路T型切换装置内的温湿度情况，起到安全保护的作用。

电路板控制盒组件10安装在主体座8上，与准直组件2、第一耦合组件6和第二耦合组件9、转轴组件3、红光组件4、散射光传感器组件5、温湿度传感器组件7及外部激光器设备连接，用于监控设备内部状态，包括安全回路和光路切换的情况。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于高功率光纤激光光路T型切换装置，包括输入光纤(1)和操作光纤(11)，其特征在于，还包括红光组件(4)、内部中空的主体座(8)以及呈T型分布在所述主体座(8)内的准直组件(2)、第一耦合组件(6)和第二耦合组件(9)，所述准直组件(2)与所述第一耦合组件(6)位于同一水平线上，所述准直组件(2)与第一耦合组件(6)和第二耦合组件(9)之间分别形成直通光路B和反射通道光路A；

所述准直组件(2)的端部插接所述输入光纤(1)，其内部设有准直镜组(21)；所述第一耦合组件(6)和第二耦合组件(9)的端部均插接有所述操作光纤(11)，所述第一耦合组件(6)和第二耦合组件(9)内分别设有第一聚焦镜组(61)和第二聚焦镜组(91)；

所述T型分布的交点处设有激光反射镜(33)，所述激光反射镜(33)设置在转动机构的端部，所述激光反射镜(33)对应旋转到水平状态和与所述准直组件(2)的入射激光呈45度夹角的倾斜状态，实现光路转换；

所述红光组件(4)设置在激光反射镜(33)水平状态和倾斜状态两个位置之间的范围内，所述红光组件(4)包括红光固定座(40)和固定在所述红光固定座(40)上的发出红光光束的红光指示灯(43)，所述红光光束水平出射，红光光束的通路上设有与所述红光光束呈45度夹角的红光反射镜(45)，通过红光反射镜(45)的作用使得红光光束竖直方向入射；

激光反射镜(33)的两面都是反射 面；当激光反射镜(33)旋转至所述倾斜状态时，激光经过激光反射镜(33)反射后转换90度入射到第二耦合组件(9)中完成反射通道光路A的传输，而红光光束在激光反射镜(33)的另一面被反射从而使得红光光束沿着直通光路B输出；当激光反射镜(33)旋转至所述水平状态时，红光光束沿竖直方向入射在第二耦合组件(9)中，从而在直通通路B输出激光光束的同时，在反射通道光路A中输出红光。

2.根据权利要求1所述的一种用于高功率光纤激光光路T型切换装置，其特征在于，所述转动机构的两侧分别设有与所述倾斜状态对应的第一位置传感器(31)和与所述水平状态对应的第二位置传感器(32)。

3.根据权利要求1所述的一种用于高功率光纤激光光路T型切换装置，其特征在于，所述准直组件(2)、所述第一耦合组件(6)和所述第二耦合组件(9)内均设有调节机构。

4.根据权利要求1所述的一种用于高功率光纤激光光路T型切换装置，其特征在于，所述准直组件(2)、所述第一耦合组件(6)和所述第二耦合组件(9)内均设有水冷机构。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的一种用于高功率光纤激光光路T型切换装置，其特征在于，所述主体座(8)内还设有与所述准直组件(2)、第一耦合组件(6)和第二耦合组件(9)、转动机构、红光组件(4)、散射光传感器组件(5)、温湿度传感器组件(7)及外部激光器设备连接的电路板控制盒组件(10)。

6.根据权利要求1所述的一种用于高功率光纤激光光路T型切换装置，其特征在于，所述主体座(8)内还设有散射光传感器组件(5)。

7.根据权利要求1所述的一种用于高功率光纤激光光路T型切换装置，其特征在于，所述主体座(8)内部还设有温湿度传感器组件(7)。

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