激光耦合调试装置及激光耦合调试方法

文档序号:780683 发布日期:2021-04-09 浏览:3次 >En<

阅读说明:本技术 激光耦合调试装置及激光耦合调试方法 (Laser coupling debugging device and laser coupling debugging method ) 是由 王建刚 杨田 王雪辉 雷桂明 杨威 程英 于 2020-12-30 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种激光耦合调试装置及激光耦合调试方法,激光耦合调试装置包括:激光器,用于发出指示光,指示光为红光;至少一个耦合光纤组件,每个耦合光纤组件包括至少一个镜片组、至少一个耦合器和至少一个光纤,耦合器和光纤的数量相同,每个镜片组包括至少一个镜片,镜片组用于改变指示光的传播方向并传输至耦合器,耦合器用于将指示光耦合至光纤,光纤包括指示光入射的端面,端面的红光反射率为1%-5%;至少一个光学耦合观察镜。本申请提供的激光耦合调试装置通过设定光纤的端面的红光反射率,能够直观的通过光学耦合观察镜观察指示光在光纤的端面上的成像来调试,进而确定激光的位置,确保激光进入光纤芯径,避免了盲调和假象耦合达标的现象。(The invention provides a laser coupling debugging device and a laser coupling debugging method, wherein the laser coupling debugging device comprises: the laser is used for emitting indicating light, and the indicating light is red light; the optical fiber coupling device comprises at least one coupling optical fiber assembly, each coupling optical fiber assembly comprises at least one lens group, at least one coupler and at least one optical fiber, the number of the couplers and the number of the optical fibers are the same, each lens group comprises at least one lens, the lens groups are used for changing the propagation direction of indicating light and transmitting the indicating light to the couplers, the couplers are used for coupling the indicating light to the optical fibers, the optical fibers comprise end faces where the indicating light enters, and the red light reflectivity of the end faces is 1% -5%; at least one optically coupled viewing lens. The application provides a laser coupling debugging device is through the ruddiness reflectivity who sets for the terminal surface of optic fibre, can audio-visually observe the formation of image of pilot light on the terminal surface of optic fibre through the optical coupling sight glass and debug, and then confirms the position of laser, ensures that laser gets into the optical fiber core footpath, has avoided blind harmonious illusion coupling phenomenon up to standard.)

激光耦合调试装置及激光耦合调试方法

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域,尤其涉及一种激光耦合调试装置及激光耦合调试方法。

背景技术

目前对于激光加工设备,通常都会用到激光耦合技术。对于激光耦合,常采用光纤对接,或采用带端帽的光纤,调试时,在低输入功率下调节,测量输出功率达到最大的位置来判断耦合是否达到要求。现有方法存在以下问题:采用低输入功率,盲目的猜测调节方向,测量输出功率大小来断定是否有效耦合;假象耦合达标,即激光未完全进入光纤芯径,通过包层传输,输出功率也可能达到要求。

发明内容

有鉴于此,本申请实施例的目的是提供一种激光耦合调试装置及激光耦合调试方法,能够解决现有调试方法需盲目的猜测调节方向且假象耦合达标的问题。

本发明提供如下技术方案:

第一方面,本申请实施例提供了一种激光耦合调试装置,包括:

激光器,用于发出指示光,其中,所述指示光为红光;

至少一个耦合光纤组件,每个所述耦合光纤组件包括至少一个镜片组、至少一个耦合器和至少一个光纤,所述耦合器和所述光纤的数量相同,每个所述镜片组包括至少一个镜片,所述镜片组用于改变所述指示光的传播方向并传输至所述耦合器,所述耦合器用于将所述指示光耦合至所述光纤,所述光纤包括指示光入射的端面,所述端面的红光反射率为1%-5%;

至少一个光学耦合观察镜,用于观察所述指示光在所述端面的成像。

根据本申请公开的一种

具体实施方式

,所述耦合光纤组件、所述镜片组、所述耦合器、所述光纤、所述镜片及所述光学耦合观察镜的数量均为一个,所述镜片为合束镜片。

根据本申请公开的一种具体实施方式,所述耦合光纤组件、所述镜片组、所述耦合器、所述光纤及所述光学耦合观察镜的数量均为一个,所述镜片组包括一个合束镜片和两个全反镜片,所述指示光依次经过所述合束镜片、两个所述全反镜片传输至所述耦合器。

根据本申请公开的一种具体实施方式,所述耦合光纤组件的数量为多个,每个所述耦合光纤组件包括一个镜片组、一个耦合器和一个光纤,每个所述镜片组包括一个镜片,距离所述激光器最远的镜片为全反镜片且其他镜片为分光镜片,所述指示光依次经过所述分光镜片分光后传输至对应的耦合器并经所述全反镜片反射后传输至对应的耦合器,所述光学耦合观察镜的数量与所述耦合光纤组件的数量相同。

根据本申请公开的一种具体实施方式,所述分光镜片的非迎激光面的红光透过率大于或等于85%。

根据本申请公开的一种具体实施方式,所述耦合光纤组件的数量为一个,所述耦合光纤组件包括一个镜片组、多个耦合器和多个光纤,所述耦合器和所述光纤的数量相同,所述镜片组包括一个合束镜片和一个全反镜片,所述全反镜片连接有一电机,所述电机用于控制所述全反镜片与多个所述耦合器之间的角度,所述指示光依次经过所述合束镜片、所述全反镜片传输至一个所述耦合器,所述光学耦合观察镜的数量为一个。

根据本申请公开的一种具体实施方式,所述全反镜片的非迎激光面的红光透过率大于或等于85%。

根据本申请公开的一种具体实施方式,所述合束镜片的迎激光面的红光透过率大于或等于10%,所述合束镜片的非迎激光面的红光透过率大于或等于85%。

根据本申请公开的一种具体实施方式,所述激光耦合调试装置还包括:准直镜,所述准直镜设置于所述激光器和所述耦合光纤组件之间,所述准直镜用于将所述激光器发出的指示光准直。

第二方面,本申请实施例提供了一种激光耦合调试方法,应用于第一方面所述的耦合调试装置,所述方法包括:

控制所述激光器发出指示光;

调节所述光纤的位置,其中,所述位置包括所述光纤与所述耦合器之间的相对位置,以及所述光纤在所述端面所在平面的位置;

通过所述光学耦合观察镜观察所述指示光在所述端面的成像;

若所述成像位于所述端面的中心,且所述成像的大小在预设阈值内,判定耦合有效。

本发明的实施例具有如下优点:

本申请提供的激光耦合调试装置,通过设定光纤的端面的红光反射率,从而能够直观的通过光学耦合观察镜观察指示光在光纤的端面上的成像来调试,进而确定激光的位置,确保激光进入光纤芯径,避免了盲调和假象耦合达标的现象。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,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发明的某些实施例,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示出了本发明实施例一提供的一种激光耦合调试装置的结构示意图;

图2示出了本发明实施例二提供的一种激光耦合调试装置的结构示意图;

图3示出了本发明实施例三提供的一种激光耦合调试装置的结构示意图;

图4示出了本发明实施例四提供的一种激光耦合调试装置的结构示意图;

图5示出了本发明实施例提供的激光耦合调试方法的流程图。

主要元件符号说明:

1-第一光学耦合观察镜;1a-第二光学耦合观察镜;1b-第三光学耦合观察镜;1c-第四光学耦合观察镜;2-合束镜片;S1-合束镜片的迎激光面;S2-合束镜片的非迎激光面;3-第一耦合器;3a-第二耦合器;3b-第三耦合器;3c-第四耦合器;4-第一光纤;4a-第二光纤;4b-第三光纤;4c-第四光纤;S5-第一端面;S5a-第二端面;S5b-第三端面;S5c-第四端面;5-全反镜片;S4-全反镜片的非迎激光面;7-准直镜;8-激光器;9-第一分光镜片;10-第二分光镜片;S7-第一分光镜片的非迎激光面;S9-第二分光镜片的非迎激光面;11-电机;13-耦合光纤组件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述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,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反,当元件被称作“直接在”另一元件“上”时,不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,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。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

本申请实施例提供的激光耦合调试装置,包括:

激光器,用于发出指示光,其中,所述指示光为红光;

至少一个耦合光纤组件13,每个所述耦合光纤组件13包括至少一个镜片组、至少一个耦合器和至少一个光纤,所述耦合器和所述光纤的数量相同,每个所述镜片组包括至少一个镜片,所述镜片组用于改变所述指示光的传播方向并传输至所述耦合器,所述耦合器用于将所述指示光耦合至所述光纤,所述光纤包括指示光入射的端面,所述端面的红光反射率为1%-5%;

至少一个光学耦合观察镜,用于观察所述指示光在所述端面的成像。

具体的,红光指的是波长为600-700nm的可见光。端面的红光反射率通常可以通过研磨端面或镀增透膜设置。

本领域技术人员可以理解的是,所述耦合光纤组件、所述镜片组、所述耦合器、所述光纤、所述镜片的数量可以根据不同的激光系统决定。本实施例以所述耦合光纤组件、所述镜片组、所述耦合器、所述光纤、所述镜片及所述光学耦合观察镜的数量均为一个为例进一步叙述。

请参阅图1,图1为本实施例提供的激光耦合调试装置的结构示意图,如图1所示,所述耦合光纤组件、所述镜片组、所述耦合器、所述光纤、所述镜片及所述光学耦合观察镜的数量均为一个,所述镜片为合束镜片2。

所述合束镜片的迎激光面S1的红光透过率大于或等于10%,所述合束镜片的非迎激光面S2的红光透过率大于或等于85%。

激光耦合调试装置还包括:准直镜7,所述准直镜7设置于所述激光器8和所述耦合光纤组件13之间,所述准直镜7用于将所述激光器8发出的指示光准直。

激光器8发出指示光,准直镜7将激光器8发出的发散的指示光变成平行的指示光。平行的指示光通过合束镜片2反射,进入第一耦合器3后,聚焦到第一光纤4的第一端面S5上。由于第一光纤4的第一端面S5的红光反射率为1%-5%,使得部分指示光经第一端面S5反射后经过第一耦合器3和合束镜片2。同时,由于合束镜片2有一定的红光透过率,使得通过第一光学耦合观察镜1能清晰的看到第一光纤4的第一端面S5和激光器8发出的指示光的成像。通过调节第一光纤4与第一耦合器3的相对位置,可以通过第一光学耦合观察镜1观察到指示光聚焦在第一光纤4的第一端面S5的成像的变化;通过调节第一光纤4在第一端面S5所在平面的位置,可以通过第一光学耦合观察镜1观察到成像中指示光在第一光纤4的第一端面S5上的位置是否在第一端面S5的中心。当在第一光学耦合观察镜1中看到成像位于第一光纤4的第一端面S5的中心且成像的大小在预设阈值内,即可判断耦合有效。

本申请提供的激光耦合调试装置,通过设定光纤的端面的红光反射率,从而能够直观的通过光学耦合观察镜观察指示光在光纤的端面上的成像来调试,进而确定激光的位置,确保激光进入光纤芯径,避免了盲调和假象耦合达标的现象。

实施例2

请参阅图2,图2为本实施例提供的激光耦合调试装置的结构示意图,如图2所示,与上述实施例相比,本实施例的激光耦合调试装置的区别在于,所述耦合光纤组件、所述镜片组、所述耦合器、所述光纤及所述光学耦合观察镜的数量均为一个,所述镜片组包括一个合束镜片2和两个全反镜片5,所述指示光依次经过所述合束镜片2、两个所述全反镜片5传输至所述第一耦合器3。

所述合束镜片的迎激光面的红光透过率大于或等于10%,所述合束镜片的非迎激光面的红光透过率大于或等于85%。

所述全反镜片5的非迎激光面S4的红光透过率大于或等于85%。

激光器8发出指示光,准直镜7将激光器8发出的发散的指示光变成平行的指示光。平行的指示光依次经过合束镜片2、两个全反镜片5,进入第一耦合器3后,聚焦到第一光纤4的第一端面S5上。由于第一光纤4的第一端面S5的红光反射率为1%-5%,使得部分指示光经第一端面S5反射后通过第一耦合器3、两个全反镜片5、合束镜片2。同时,由于合束镜片2有一定的红光透过率,使得通过第一光学耦合观察镜1能清晰的看到第一光纤4的第一端面S5和激光器8发出的指示光的成像。

实施例3

请参阅图3,图3为本实施例提供的激光耦合调试装置的结构示意图,如图3所示,与上述实施例相比,本实施例的激光耦合调试装置的区别在于应用于激光能量分光系统,所述耦合光纤组件的数量为多个,每个所述耦合光纤组件包括一个镜片组、一个耦合器和一个光纤,每个所述镜片组包括一个镜片,距离所述激光器最远的镜片为全反镜片且其他镜片为分光镜片,所述指示光依次经过所述分光镜片分光后传输至对应的耦合器并经所述全反镜片反射后传输至对应的耦合器,所述光学耦合观察镜的数量与所述耦合光纤组件的数量相同。

所述全反镜片的非迎激光面S4的红光透过率大于或等于85%。

所述第一分光镜片的非迎激光面S7、所述第二分光镜片的非迎激光面S9的红光透过率大于或等于85%。

本领域技术人员可以理解的是,分光镜片的数量可以根据需求设置。本实施例以分光镜片的数量为两个为例进一步叙述。

激光器8发出指示光,准直镜7将激光器8发出的发散的指示光变成平行的指示光。平行的指示光通过第一分光镜片9分光后,一部分光反射进入第一分光镜片9对应的第二耦合器3a,另一部分光透射到第二分光镜片10上,再进行分光,一部分光反射进入第二分光镜片10对应的第三耦合器3b,另一部分透射到全反镜片5上,全反镜片5将光全部反射进入全反镜片5对应的第四耦合器3c。指示光通过第二耦合器3a、第三耦合器3b、第四耦合器3c,聚焦到第二光纤4a的第二端面S5a、第三光纤4b的第三端面S5b、第四光纤4c的第四端面S5c上。由于第二端面S5a、第三端面S5b、第四端面S5c有1%-5%的反射率,使得部分指示光反射经过第二耦合器3a及第一分光镜片9、第三耦合器3b及分第二分光镜片10、第四耦合器3c及全反镜片5。由于第一分光镜片9、第二分光镜片10、全反镜片5有一定的红光透过率,通过第一光学耦合观察镜1、第二光学耦合观察镜1a、第三光学耦合观察镜1b、第四光学耦合观察镜1c,都能分别清晰的看到第二光纤4a的第二端面S5a和激光器8发出的指示光的成像、第三光纤4b的第三端面S5b和激光器8发出的指示光的成像、第四光纤4c的第四端面S5c和激光器8发出的指示光的成像。

实施例4

请参阅图4,图4为本实施例提供的激光耦合调试装置的结构示意图,如图4所示,与上述实施例相比,本实施例的激光耦合调试装置的区别在于应用于激光高速分光系统,所述耦合光纤组件的数量为一个,所述耦合光纤组件包括一个镜片组、多个耦合器和多个光纤,所述耦合器和所述光纤的数量相同,所述镜片组包括一个合束镜片和一个全反镜片,所述全反镜片连接有一电机,所述电机用于控制所述全反镜片与所述多个耦合器之间的角度,所述指示光依次经过所述合束镜片、所述全反镜片传输至一个所述耦合器,所述光学耦合观察镜的数量为一个。

所述全反镜片的非迎激光面S4的红光透过率大于或等于85%。

所述合束镜片的迎激光面的红光透过率大于或等于10%,所述合束镜片的非迎激光面的红光透过率大于或等于85%。

本领域技术人员可以理解的是,耦合器和光纤的数量可以根据需求设置。本实施例以耦合器和光纤的数量为四个为例进一步叙述。

激光器8发出指示光,准直镜7将激光器8发出的发散的指示光变成平行的指示光。平行的指示光通过合束镜片2,反射到全反镜片5上,全反镜片5安装在电机11上,控制电机11摆动,改变全反镜片5与激光器8发出的光的入射角的变化,实现将指示光反射到第一耦合器3、第二耦合器3a、第三耦合器3b、第四耦合器3c中的一个。指示光通过第一耦合器3、第二耦合器3a、第三耦合器3b、第四耦合器3c中的一个,聚焦到对应的第一光纤4的第一端面S5、第二光纤4a的第二端面S5a、第三光纤4b的第三端面S5b、第四光纤4c的第四端面S5c中的一个上。由于第一端面S5、第二端面S5a、第三端面S5b、第四端面S5c有1%-5%的反射率,使得部分指示光反射经过第一耦合器3、第二耦合器3a、第三耦合器3b、第四耦合器3c中的一个,再经过全反镜片5反射至合束镜片2,通过第一光学耦合观察镜1能清晰的看到第一端面S5、第二端面S5a、第三端面S5b、第四端面S5c中的一个和激光器发出的指示光的成像。

实施例5

请参阅图5,图5为本申请实施例提供的激光耦合调试方法的流程图,如图5所示,激光耦合调试方法,应用于如上述任一实施例的耦合调试装置,包括以下步骤:

步骤501、控制所述激光器发出指示光。

步骤502、调节所述光纤的位置,其中,所述位置包括所述光纤与所述所述耦合器之间的相对位置,以及所述光纤在所述端面所在平面的位置。

具体的,通过改变所述光纤与所述所述耦合器之间的相对位置,改变指示光在所述端面的成像的大小;通过改变所述光纤在所述端面所在平面的位置,改变指示光在所述端面的成像的位置。

步骤503、通过所述光学耦合观察镜观察所述指示光在所述端面的成像。

步骤504、若所述成像位于所述端面的中心,且所述成像的大小在预设阈值内,判定耦合有效。

在这里示出和描述的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制,因此,示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

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。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

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