专利名称：一种光纤聚焦实时探测功率装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤聚焦实时探测功率装置。
背景技术：
目前，光纤耦合激光器被广泛应用于工业焊接、切割、固化等领域，但是光纤直径一般比较�。庀硕嗣婀β拭芏确浅８撸诠ひ导庸せ肪诚拢绻庀酥苯幼饔迷诒患庸っ嫔希庀吮砻婧苋菀妆晃廴荆贾鹿庀吮簧栈�。因此在工业应用场合，都会采用激光聚焦头，通过成像，使激光聚焦于聚焦头后一定距离，同时也能够对光纤起保护作用。在工业加工中，为了保证加工质量，往往需要采用电流或电压控制获得合适的激光功率，电流或电压与激光功率的对应关系是在生产初期测定的，在使用过程中，由于激光器本身老化会导致此关系发生变化，无法实时标定，因此需要在系统中增加一个实时功率探测的功能块。
发明内容针对现有技术的不足，本实用新型提供一种光纤聚焦实时探测功率装置，可实现实时功率探测的功能，不仅体积小巧，精度、稳定性、同一性得到根本性提高，同时此结构不受激光器类型和光纤传输损耗影响，探测的功率最接近于到达被加工工件上的激光功率。一种光纤聚焦实时探测功率装置，包括激光准直单元、光路分离单元、信号采集单元和激光聚焦单元，其中激光准直单元设置在光纤的下方，用于将从光纤出来的发散激光准直为近似平行光，准直激光经过光路分离单元分为信号激光和工作激光，信号采集单元位于信号激光的光路上，激光聚焦单元位于工作激光的光路上。如上所述的光纤聚焦实时探测功率装置，所述光路分离单元包括两个正交摆放的分路平面镜和补偿平面镜，其中分路平面镜位于准直激光的光轴上，补偿平面镜位于工作激光的光轴上，与分路平面镜关于工作激光光轴法平面镜像分布。如上所述的光纤聚焦实时探测功率装置，激光准直单元和激光聚焦单元为单透镜。如上所述的光纤聚焦实时探测功率装置，激光准直单元和激光聚焦单元为组合透镜或多个透镜系统组成的等效透镜。如上所述的光纤聚焦实时探测功率装置，信号采集单元为光电转换器件。如上所述的光纤聚焦实时探测功率装置，所述光电转换器件为光电二极管或光电池。如上所述的光纤聚焦实时探测功率装置，信号采集单元为光热电转换器件。如上所述的光纤聚焦实时探测功率装置，所述光热电转换器件为热敏电阻、热释电器件或功率探头。本实用新型的有益效果可以对激光功率进行实时探测，同时探测的激光功率靠近加工点，探测的功率能够真实反映加工点的功率，能够检测出由于光纤损伤和前端激光器故障导致的功率变动，配合功率反馈控制，可以实现稳定功率输出，整体体积小巧，适用于工业焊接、切割、固化等各种场合。
图I是本实用新型光纤聚焦实时探测功率装置的结构示意图。图中I-光纤，2-激光准直单元，3-分路平面镜，4-补偿平面镜，5-信号采集单元，6-激光聚焦单元，7-准直激光，8-光路分离单元，9-信号激光，10-工作激光，11-加工点。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。图I所示为本实用新型光纤聚焦实时探测功率装置的结构示意图，所述光纤聚焦实时探测功率装置包括激光准直单元2、光路分离单元8、信号采集单元5和激光聚焦单元6，其中激光准直单元2设置在光纤I的下方，激光准直单元2由单个或多个镜片组构成，其作用是将从光纤I出来的发散激光准直为近似平行光，即准直激光7。光路分离单元8包括两个正交摆放的分路平面镜3和补偿平面镜4。其中，分路平面镜3位于准直激光7的光轴上，其作用是将准直激光7分为两路，一路为信号激光9，另一路为工作激光10 ;补偿平面镜4的厚度、材料与分路平面镜3相同，补偿平面镜4相对激光聚焦单元的摆放角度和分路平面镜3相对激光准直单元2的摆放角度相同，具体的，补偿平面镜4位于工作激光10的光轴上，与分路平面镜3关于工作激光10光轴法平面镜像分布，其作用是补偿激光斜入射时由分路平面镜3的厚度和激光折射引起的光轴偏移。分路平面镜3和补偿平面镜4可采用普通BK7玻璃材料，厚度1_，透光面尺寸为
4.5mm*5mm，两个透光面分别镀上808nm波长激光45度入射时的增透膜，透过率> 99. 5%，分路平面镜3透过大部分激光作为工作激光进行工作，剩余激光经过反射成为信号激光进入信号采集单元5，由于对于做好的镜片透过率与反射率是固定的比例，信号激光和工作激光的功率比例是线性的，信号激光能够体现工作激光的功率；由于补偿平面镜4与分路平面镜3正交摆放，可以补偿激光斜入射时由镜片厚度和激光折射引起的光轴偏移。激光准直单元2和激光聚焦单元6都可以是单透镜，也可以是组合透镜或多个透镜系统组成的等效透镜。例如，激光准直单元2可由一个自聚焦透镜(Grin-Iens)构成，自聚焦镜可由单个或多个镜片组构成，自聚焦透镜等效为一个透镜，可以将发散的激光准直为近似平行光；激光聚焦单元6也可由一个相同的自聚焦透镜构成，可以将准直后的近似平行激光聚焦到加工点11。激光准直单元2与激光聚焦单元6共同作用，可以实现I :1成像，比如当光纤直径为400um时，激光在加工点11的聚焦点大小为400um。信号采集单元5对应光路分离单元8中的分路平面镜3设置，信号采集单元5可为光电转换器件或光热电转换器件，其作用是采集信号激光，将光信号转换为电信号，从而获得功率的电信号。其中，光电转换器件是利用光电效应制作的探测装置，包括光电二极管(Photo-diode)、光电池等，但不限于以上器件；光热电转换器件是光被器件吸收转换为热、利用热电效应制作的探测装置，包括热敏电阻、热释电器件、功率探头等，但不限于以上器件。[0021]光纤I耦合的激光波长可以是所有可能产生激光的波长，包括266nm、355nm、532nm、808nm、980nm、1053nm、1064nm、10600nm 等波长但不限于以上波长；激光准直单元2和激光聚焦单元6的光学透镜和分路平面镜3、补偿平面镜4的材料是可以透过相应激光波长的材料；信号采集单元5前可以增加聚焦系统，将信号激光都收集到信号采集单元5的靶面上。本实用新型的工作原理从光纤I里面输出的发散激光通过激光准直单元2准直后，经过光路分离单元，激光分为两路，一路为信号激光光路，另一路为工作激光光路；信号激光通过光路传输到信号采集单元，将光信号转换为电信号，从而获得激光的功率信息；工作激光经过激光聚焦单元，使激光聚焦点光斑大小与激光出纤光斑大小的比例可控，此结构能够实现激光光路分出信号激光进行功率探测。本实用新型利用光路分离单元将入射激光分为信号激光和工作激光，通过信号采集单元探测信号激光的功率电信号来反映工作激光的功率变化，从而实现一个聚焦头实现、激光聚焦和功率探测两个功能。
权利要求1.一种光纤聚焦实时探测功率装置，其特征在于包括激光准直单元(2)、光路分离单元(8)、信号采集单元(5)和激光聚焦单元￠)，其中激光准直单元(2)设置在光纤(I)的下方，用于将从光纤(I)出来的发散激光准直为近似平行光，准直激光(7)经过光路分离单元(8)分为信号激光(9)和工作激光(10)，信号采集单元(5)位于信号激光(9)的光路上，激光聚焦单元(6)位于工作激光(10)的光路上。
2.如权利要求I所述的光纤聚焦实时探测功率装置，其特征在于所述光路分离单元(8)包括两个正交摆放的分路平面镜(3)和补偿平面镜(4)，其中分路平面镜(3)位于准直激光(7)的光轴上，补偿平面镜(4)位于工作激光(10)的光轴上，与分路平面镜(3)关于工作激光(10)光轴法平面镜像分布。
3.如权利要求I所述的光纤聚焦实时探测功率装置，其特征在于激光准直单元(2)和激光聚焦单元(6)为单透镜。
4.如权利要求I所述的光纤聚焦实时探测功率装置，其特征在于激光准直单元(2)和激光聚焦单元(6)为组合透镜或多个透镜系统组成的等效透镜。
5.如权利要求I所述的光纤聚焦实时探测功率装置，其特征在于信号采集单元(5)为光电转换器件。
6.如权利要求5所述的光纤聚焦实时探测功率装置，其特征在于所述光电转换器件为光电二极管或光电池。
7.如权利要求I所述的光纤聚焦实时探测功率装置，其特征在于信号采集单元(6)为光热电转换器件。
8.如权利要求7所述的光纤聚焦实时探测功率装置，其特征在于所述光热电转换器件为热敏电阻、热释电器件或功率探头。
专利摘要本实用新型提供一种光纤聚焦实时探测功率装置，包括激光准直单元、光路分离单元、信号采集单元和激光聚焦单元，其中激光准直单元设置在光纤的下方，用于将从光纤出来的发散激光准直为近似平行光，准直激光经过光路分离单元分为信号激光和工作激光，信号采集单元位于信号激光的光路上，激光聚焦单元位于工作激光的光路上。本实用新型可以对激光功率进行实时探测，同时探测的激光功率靠近加工点，探测的功率能够真实反映加工点的功率，能够检测出由于光纤损伤和前端激光器故障导致的功率变动，配合功率反馈控制，可以实现稳定功率输出，整体体积小巧，适用于工业焊接、切割、固化等各种场合。
文档编号G01J1/42GK202471244SQ20122010209
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者吕超 申请人:武汉凌云光电科技有限责任公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
