一種空間濾波隔離器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于光纖激光器中的空間濾波隔離器結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在高功率激光器尤其是光纖激光器領(lǐng)域，在激光加工、激光切割和激光焊接時(shí)，處理那些具有高反射率的材料時(shí)，例如銅，有時(shí)甚至?xí)懈哌_(dá)90%的光被返回，返回光很有可能會損傷傳輸光纖，甚至是激光器，因而在光纖激光器的輸出端加入隔離器進(jìn)行保護(hù)就顯得十分必要?，F(xiàn)有的隔離器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種空間濾波隔離器，可以隔離掉大部分的返回光，避免傳輸光纖或激光器被損傷，而且結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:一種空間濾波隔離器，包括依光路設(shè)置的雙透鏡、毛細(xì)管光闌和準(zhǔn)直透鏡；所述毛細(xì)管光闌具有一喇叭狀內(nèi)徑，該喇叭狀內(nèi)徑表面為全反射面，其大口徑端靠近雙透鏡，小孔徑端靠近準(zhǔn)直透鏡，小孔徑端面位于雙透鏡的焦平面處，傳輸光束腰處于該端面小孔徑內(nèi)；傳輸光經(jīng)雙透鏡聚焦后入射到毛細(xì)管光闌內(nèi)，其束腰處于毛細(xì)管光闌喇叭狀內(nèi)徑的小孔徑內(nèi)，通過該毛細(xì)管光闌后經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直輸出；部分被反射回來的返回光反向入射到毛細(xì)管光闌上，被毛細(xì)管光闌的喇叭狀內(nèi)徑全反射面反射而偏離主光軸方向，不返回雙透鏡上。
[0005]進(jìn)一步的，所述準(zhǔn)直透鏡設(shè)于一套管內(nèi)，所述套管具有一喇叭狀開口，該喇叭狀開口表面為全反射面；所述返回光一部分被該全反射面反射而偏離主光軸方向，不返回毛細(xì)管光闌上；部分返回到毛細(xì)管光闌上的返回光再次被毛細(xì)管光闌的喇叭狀內(nèi)徑全反射面反射而偏離主光軸方向，不返回雙透鏡上。
[0006]進(jìn)一步的，還包括監(jiān)測返回光功率的反饋系統(tǒng)，所述反饋系統(tǒng)包括反饋鏡、功率計(jì)和控制器；所述反饋鏡位于雙透鏡的兩個透鏡之間，對傳輸光增透，對返回光部分反射，將返回光部分反射到功率計(jì)上，功率計(jì)將測得的返回光功率反饋給控制器，控制器根據(jù)返回光功率數(shù)值判斷是否關(guān)閉激光器電源。
[0007]進(jìn)一步的，還包括一吸光固定結(jié)構(gòu)，所述雙透鏡、毛細(xì)管光闌和準(zhǔn)直透鏡設(shè)于該吸光固定結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述被反射而偏離主光軸方向的返回光被吸光固定結(jié)構(gòu)吸收。
[0008]進(jìn)一步的，所述毛細(xì)管光闌喇叭狀內(nèi)徑小孔徑端面的孔徑大于傳輸光束腰光斑。
[0009]進(jìn)一步的，所述小孔徑端面的孔徑直徑為傳輸光束腰光斑尺寸的兩倍。
[0010]本發(fā)明的有益效果為:通過設(shè)置毛細(xì)管光闌和全反射面將大部分返回光隔離，從而避免返回光損傷傳輸光纖或激光器，而且該隔離器結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明空間濾波隔離器實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明空間濾波隔離器實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明空間濾波隔離器實(shí)施例三結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖標(biāo)示:10、雙透鏡；20、毛細(xì)管光闌；21、喇叭狀內(nèi)徑；30、準(zhǔn)直透鏡；31、套管；311、喇叭狀開口 ；40、反饋系統(tǒng)；41、反饋鏡；42、聚焦透鏡；43、功率計(jì)；50、吸光固定結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0014]本發(fā)明的空間濾波隔離器，通過設(shè)置毛細(xì)管光闌和全反射面將大部分返回光隔離，從而避免返回光損傷傳輸光纖或激光器。特別適用于激光加工、激光切割或激光焊接等處理具有高反射率表面的材料，在光纖輸出端加入該隔離器，可很好地保護(hù)傳輸光纖和激光器，而且本發(fā)明的隔離器結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。
[0015]具體的，該空間濾波隔離器，包括依光路設(shè)置的雙透鏡、毛細(xì)管光闌和準(zhǔn)直透鏡。其中，毛細(xì)管光闌具有一喇叭狀內(nèi)徑，該喇叭狀內(nèi)徑表面為全反射面，如鍍?nèi)瓷淠?，其大口徑端靠近雙透鏡，小孔徑端靠近準(zhǔn)直透鏡，小孔徑端面位于雙透鏡的焦平面處，傳輸光束腰處于該端面小孔徑內(nèi)；傳輸光經(jīng)雙透鏡聚焦后入射到毛細(xì)管光闌內(nèi)，其束腰處于毛細(xì)管光闌喇叭狀內(nèi)徑的小孔徑內(nèi)，通過該毛細(xì)管光闌后經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直輸出；部分被反射回來的返回光反向入射到毛細(xì)管光闌上，被毛細(xì)管光闌的喇叭狀內(nèi)徑全反射面反射而偏離主光軸方向，不返回雙透鏡上。
[0016]如圖1所示的實(shí)施例一，雙透鏡10、光學(xué)材料(如玻璃)制成的毛細(xì)管光闌20和準(zhǔn)直透鏡30構(gòu)成的空間濾波隔離器，應(yīng)用空間濾波的原理，隔離絕大部分的返回光，避免返回光損傷傳輸光纖或激光器。該實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡30設(shè)于一光學(xué)材料制成的套管31內(nèi)，套管31具有一喇叭狀開口 311，該喇叭狀開口 311表面為全反射面，如鍍?nèi)瓷淠?。在激光加工過程中，返回光一般方向雜亂，首先一部分返回光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡30時(shí)，被其套管31的喇叭狀開口 311的全反射面反射而偏離主光軸方向，而不返回到毛細(xì)管光闌20上。通過準(zhǔn)直透鏡30的剩余部分返回光在經(jīng)過毛細(xì)管光闌20時(shí)，由于毛細(xì)管光闌20的喇叭狀內(nèi)徑21小孔徑端面的孔徑極小，一般稍大于輸出激光經(jīng)雙透鏡10聚焦之后的束腰光斑，所以絕大部分的返回光都會被該毛細(xì)管光闌20喇叭狀內(nèi)徑21的全反射面反射而偏離主光軸方向，不返回雙透鏡10上，從而隔離了絕大部分的返回光，避免了返回光損傷傳輸光纖或激光器，有效地保護(hù)了傳輸光纖和激光器。正向傳輸?shù)妮敵黾す庠陔p透鏡10聚焦后,其在毛細(xì)管光闌20喇叭狀內(nèi)徑21的小孔徑處的束腰光斑小于該孔徑，如可為該孔徑尺寸的一半，如此輸出激光便能夠很好地通過該空間濾波隔離器，而返回光則絕大部分被隔離。
[0017]如圖2所示的實(shí)施例二，絕大部分的返回光被準(zhǔn)直透鏡30的套管31和毛細(xì)管光闌20的全反射面反射而隔離，但仍有很小的一部分返回光可能透過毛細(xì)管光闌20的小孔徑而返回到傳輸光纖或激光器上。該實(shí)施例在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上增加了監(jiān)測返回光功率的反饋系統(tǒng)40，該反饋系統(tǒng)40包括反饋鏡41、功率計(jì)43和控制器。其中，反饋鏡41位于雙透鏡10的兩個透鏡之間，對傳輸激光增透,對返回光部分反射(如反射率為0.1%),將可能透過毛細(xì)管光闌20孔徑的返回光部分反射后，經(jīng)聚焦透鏡42耦合到功率計(jì)43上，功率計(jì)43將測得的返回光功率反饋給控制器，控制器根據(jù)返回光功率數(shù)值判斷是否關(guān)閉激光器電源。例如，當(dāng)監(jiān)測到的返回光功率超過某個設(shè)定值時(shí)，則立即自動關(guān)閉激光器電源，以免過高的返回光功率損壞激光器。
[0018]如圖3所示的實(shí)施例三，在實(shí)施例二的基礎(chǔ)上，增加一個吸光固定結(jié)構(gòu)50，由吸光材料制成。雙透鏡10、毛細(xì)管光闌20和準(zhǔn)直透鏡30設(shè)于該吸光固定結(jié)構(gòu)50內(nèi)，被反射而偏離主光軸方向的返回光被該吸光固定結(jié)構(gòu)50吸收，而不會發(fā)生多次雜亂反射，避免被隔離的返回光經(jīng)多次反射后再返回激光器上。同樣也可以在實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)上增加一吸光固定結(jié)構(gòu)50。
[0019]盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上對本發(fā)明做出的各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種空間濾波隔離器，其特征在于:包括依光路設(shè)置的雙透鏡、毛細(xì)管光闌和準(zhǔn)直透鏡；所述毛細(xì)管光闌具有一喇叭狀內(nèi)徑，該喇叭狀內(nèi)徑表面為全反射面，其大口徑端靠近雙透鏡，小孔徑端靠近準(zhǔn)直透鏡，小孔徑端面位于雙透鏡的焦平面處，傳輸光束腰處于該端面小孔徑內(nèi)；傳輸光經(jīng)雙透鏡聚焦后入射到毛細(xì)管光闌內(nèi)，其束腰處于毛細(xì)管光闌喇叭狀內(nèi)徑的小孔徑內(nèi)，通過該毛細(xì)管光闌后經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直輸出；部分被反射回來的返回光反向入射到毛細(xì)管光闌上，被毛細(xì)管光闌的喇叭狀內(nèi)徑全反射面反射而偏離主光軸方向，不返回雙透鏡上。2.如權(quán)利要求1所述空間濾波隔離器，其特征在于:所述準(zhǔn)直透鏡設(shè)于一套管內(nèi)，所述套管具有一喇叭狀開口，該喇叭狀開口表面為全反射面；所述返回光一部分被該全反射面反射而偏離主光軸方向，不返回毛細(xì)管光闌上；部分返回到毛細(xì)管光闌上的返回光再次被毛細(xì)管光闌的喇叭狀內(nèi)徑全反射面反射而偏離主光軸方向，不返回雙透鏡上。3.如權(quán)利要求2所述空間濾波隔離器，其特征在于:還包括監(jiān)測返回光功率的反饋系統(tǒng)，所述反饋系統(tǒng)包括反饋鏡、功率計(jì)和控制器；所述反饋鏡位于雙透鏡的兩個透鏡之間，對傳輸光增透，對返回光部分反射，將返回光部分反射到功率計(jì)上，功率計(jì)將測得的返回光功率反饋給控制器，控制器根據(jù)返回光功率數(shù)值判斷是否關(guān)閉激光器電源。4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述空間濾波隔離器，其特征在于:還包括一吸光固定結(jié)構(gòu)，所述雙透鏡、毛細(xì)管光闌和準(zhǔn)直透鏡設(shè)于該吸光固定結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述被反射而偏離主光軸方向的返回光被吸光固定結(jié)構(gòu)吸收。5.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述空間濾波隔離器，其特征在于:所述毛細(xì)管光闌喇叭狀內(nèi)徑小孔徑端面的孔徑大于傳輸光束腰光斑。6.如權(quán)利要求5所述空間濾波隔離器，其特征在于:所述小孔徑端面的孔徑直徑為傳輸光束腰光斑尺寸的兩倍。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于光纖激光器中的空間濾波隔離器，包括依光路設(shè)置的雙透鏡、毛細(xì)管光闌和準(zhǔn)直透鏡；毛細(xì)管光闌具有一喇叭狀內(nèi)徑，該喇叭狀內(nèi)徑表面為全反射面，其大口徑端靠近雙透鏡，小孔徑端靠近準(zhǔn)直透鏡，小孔徑端面位于雙透鏡的焦平面處，傳輸光束腰處于該端面小孔徑內(nèi)；傳輸光經(jīng)雙透鏡聚焦后入射到毛細(xì)管光闌內(nèi)，其束腰處于毛細(xì)管光闌喇叭狀內(nèi)徑的小孔徑內(nèi)而順利通過該隔離器；部分被反射回來的返回光反向入射到毛細(xì)管光闌上，被毛細(xì)管光闌的喇叭狀內(nèi)徑全反射面反射而偏離主光軸方向，從而被隔離。本發(fā)明通過設(shè)置毛細(xì)管光闌和全反射面將大部分返回光隔離，從而避免返回光損傷傳輸光纖或激光器，而且該隔離器結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。
【IPC分類】G02B6/26, G02B6/32
【公開號】CN105445857
【申請?zhí)枴緾N201410393528
【發(fā)明人】吳礪, 孫正國, 賀坤
【申請人】福州高意通訊有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年8月12日