一種光纖陣列分束傳輸裝置的制作方法

本實用新型涉及激光傳輸技術領域，更具體地說，是涉及一種光纖陣列分束傳輸裝置。

背景技術：

傳輸二氧化碳激光能量光纖是一種可以實現二氧化碳激光能量柔性傳輸的特種光纖，具有損耗低、纖細和柔軟等優(yōu)點，可用于紙張、布類、塑料等行業(yè)的激光切割，也可用于醫(yī)療手上中的美容、體表切除、口腔、鼻腔內、體內等的激光治療。

目前市場上的傳輸二氧化碳激光能量光纖可傳輸的激光能量較低，傳輸連接激光時，可傳輸的激光能量一般不超過60W，只能用于紙張、布類等非金屬材料的切割，切割皮革或金屬薄板則需要100W-200W的激光能量，傳輸二氧化碳激光能量光纖傳輸的激光能量遠遠達不到，嚴重制約了該特種光纖的應用范圍。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術中的上述缺陷，提供一種光纖陣列分束傳輸裝置，其可傳輸較大功率的激光能量，解決現有傳輸二氧化碳激光能量光纖的傳輸能量過低的不足，可應用于皮革、金屬薄板、3D工件等材料的切割，擴大了應用范圍。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種光纖陣列分束傳輸裝置，包括陣列分束耦合裝置、分束光纖和準直聚焦刀頭，所述陣列分束耦合裝置具有位于同一光路上的激光反射裝置、擴束鏡和耦合器，所述擴束鏡裝設在耦合器的內部一端，所述耦合器的一端裝設在反射裝置上，所述分束光纖的一端與耦合器的另一端相連接，所述分束光纖的另一端與準直聚焦刀頭相連接，所述分束光纖的內部設有若干根纖芯，所述耦合器能夠將經過擴束鏡擴束后的激光分束耦合進分束光纖內的每根纖芯，以進行激光的分束傳輸。

作為優(yōu)選的，所述激光反射裝置包括反射鏡架、鏡托、反射鏡和壓鏡墊，所述反射鏡架與耦合器的一端相連接，所述反射鏡通過鏡托安裝在反射鏡架上的反射區(qū)域處，所述壓鏡墊將反射鏡固定在鏡托的內部。

作為優(yōu)選的，所述擴束鏡包括擴束鏡架和按照激光傳輸方向依次布置的第一平凹ZnSe透鏡、第一平凸ZnSe透鏡，所述第一平凹ZnSe透鏡裝設在擴束鏡架的內部一端，所述第一平凸ZnSe透鏡裝設在擴束鏡架的內部另一端。

作為優(yōu)選的，所述耦合器包括耦合器本體、微透鏡陣列和調焦套，所述擴束鏡裝設在耦合器本體的內部一端，所述調焦套裝設在耦合器本體的內部另一端并與分束光纖相連接，所述調焦套能夠相對于耦合器本體發(fā)生移動，以實現對分束光纖的位置進行微調，所述微透鏡陣列裝設在耦合器本體的內部并位于擴束鏡與調焦套之間，所述微透鏡陣列能夠將經過的激光聚焦成均布的且與分束光纖的纖芯數量相對應的若干個焦點，從而分別耦合進分束光纖的每根纖芯。

作為另一優(yōu)選的，所述耦合器也可以包括耦合器本體、激光衍射分束器、第四平凸ZnSe透鏡和調焦套，所述擴束鏡裝設在耦合器本體的內部一端，所述調焦套裝設在耦合器本體的內部另一端并與分束光纖相連接，所述調焦套能夠相對于耦合器本體發(fā)生移動，以實現對分束光纖的位置進行微調，所述激光衍射分束器和第四平凸ZnSe透鏡依次裝設在耦合器本體的內部并位于擴束鏡與調焦套之間，所述激光衍射分束器和第四平凸ZnSe透鏡能夠將經過的激光聚焦成均布的且與分束光纖的纖芯數量相對應的若干個焦點，從而分別耦合進分束光纖的每根纖芯。

作為優(yōu)選的，所述分束光纖包括分束連接頭、分束護套、光纖護套和7根用于進行激光能量傳輸的纖芯，所述分束連接頭與耦合器相連接，所述分束護套與準直聚焦刀頭相連接，所述光纖護套連接在分束連接頭與分束護套之間，所述纖芯從分束連接頭的內部延伸至分束護套的內部。

作為優(yōu)選的，所述準直聚焦刀頭包括聚焦筒、鎖緊螺母、透鏡架、鏡頭、第二平凸ZnSe透鏡、第二平凹ZnSe透鏡和第三平凸ZnSe透鏡，所述聚焦筒的一端與分束光纖相連接，所述透鏡架和鏡頭依次裝設在聚焦筒的另一端，所述第二平凸ZnSe透鏡裝設在聚焦筒的內部一端，所述第二平凹ZnSe透鏡裝設在透鏡架的內部，所述鎖緊螺母裝設在聚焦筒的外壁上以調節(jié)透鏡架和聚焦筒之間的相對位置，使得第二平凸ZnSe透鏡與第二平凹ZnSe透鏡的焦點能夠重合，所述第三平凸ZnSe透鏡裝設在鏡頭的內部以用于激光的聚焦。

作為優(yōu)選的，所述準直聚焦刀頭上還裝設有用于保護第三平凸ZnSe透鏡不受污染和排走激光煙霧的微型氣嘴及煙罩。

作為優(yōu)選的，所述煙罩可使用工作房代替，所述工作房內設有用于及時抽走煙塵的凈化設備。

作為優(yōu)選的，所述準直聚焦刀頭上還裝設有用于根據切割或清洗等要求對準直聚焦刀頭的位置進行移動的位置自動調節(jié)裝置。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于：

本實用新型設有陣列分束耦合裝置、分束光纖和準直聚焦刀頭，陣列分束耦合裝置包括激光反射裝置、擴束鏡和耦合器，擴束鏡能夠把入射的二氧化碳激光進行擴束，從而增大光束的面積，縮小光束的入射角，使得入射到耦合器內的激光束的能量分布更均勻，耦合器能夠將經過擴束鏡后的激光分束耦合進分束光纖內的每根纖芯，以進行激光的分束傳輸，通過多纖芯的傳輸完成更大功率的激光能量傳輸，解決了現有傳輸二氧化碳激光能量光纖的傳輸能量過低的不足，可應用于皮革、金屬薄板、3D工件等材料的切割，擴大了應用范圍。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型提供的光纖陣列分束傳輸裝置的剖面圖；

圖2是本實用新型提供的陣列分束耦合裝置的剖面圖；

圖3是本實用新型提供的激光反射裝置的剖面圖；

圖4是本實用新型提供的擴束鏡的剖面圖；

圖5是本實用新型提供的耦合器的剖面圖；

圖6是本實用新型提供的激光衍射分束器和第四平凸ZnSe透鏡的光路圖；

圖7是本實用新型提供的分束光纖的剖面圖；

圖8是本實用新型提供的準直聚焦刀頭的剖面圖；

圖9是本實用新型提供的帶有煙罩的準直聚焦刀頭的剖面圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參考圖1，本實用新型的實施例提供了一種光纖陣列分束傳輸裝置，該光纖陣列分束傳輸裝置包括陣列分束耦合裝置10、分束光纖20和準直聚焦刀頭30，下面將結合附圖對本實施例的各個組成部分進行詳細說明。

如圖2所示，陣列分束耦合裝置10包括位于同一光路上的激光反射裝置11、擴束鏡12和耦合器13，擴束鏡12裝設在耦合器13的內部一端，耦合器的一端13裝設在反射裝置11上，分束光纖20的一端與耦合器13的另一端相連接，分束光纖20的另一端與準直聚焦刀頭30相連接。

進一步而言，如圖3所示，激光反射裝置11包括反射鏡架111、鏡托112、反射鏡113和壓鏡墊114，反射鏡架111與耦合器的一端13相連接，反射鏡113通過鏡托112安裝在反射鏡架111上的反射區(qū)域處，壓鏡墊114將反射鏡113固定在鏡托112的內部。

組裝時，激光反射裝置11可以裝設在合適的激光器的激光出射口處并使用螺絲進行固定。二氧化碳激光從水平方向入射，激光反射裝置11內的反射鏡113能夠使二氧化碳激光完成90度的轉折，激光方向變?yōu)樨Q直向下，從而進入擴束鏡12。

如圖4所示，擴束鏡12包括擴束鏡架121和按照激光傳輸方向依次布置的第一平凹ZnSe透鏡122、第一平凸ZnSe透鏡123，第一平凹ZnSe透鏡122裝設在擴束鏡架121的內部一端，第一平凸ZnSe透鏡123裝設在擴束鏡架121的內部另一端。

工作時，擴束鏡12能夠把入射的二氧化碳激光進行擴束，從而增大光束的面積，縮小光束的入射角，使得入射到耦合器13上的激光束的能量分布更均勻。其中，擴束鏡12的擴束倍率可根據實際需要進行選擇。

如圖5所示，耦合器13包括耦合器本體131、微透鏡陣列132和調焦套133，擴束鏡12裝設在耦合器本體131的內部一端，調焦套133裝設在耦合器本體131的內部另一端并與分束光纖20相連接，調焦套133能夠相對于耦合器本體131發(fā)生移動，以實現對分束光纖20的位置進行微調，從而讓激光可以更好地耦合進分束光纖20，微透鏡陣列132裝設在耦合器本體131的內部并位于擴束鏡12與調焦套133之間，微透鏡陣列132能夠將經過的激光聚焦成均布的且與分束光纖20的纖芯數量相對應的若干個焦點，從而分別耦合進分束光纖20的每根纖芯23。

在另一實施例中，如圖6所示，微透鏡陣列131可以用激光衍射分束器134加第四平凸ZnSe透鏡135的方案進行代替，從而降低產品的成本。激光衍射分束器134和第四平凸ZnSe透鏡135依次裝設在耦合器本體131的內部并位于擴束鏡12與調焦套133之間。

工作時，耦合器13能夠將經過擴束鏡12后的激光分束耦合進分束光纖20內的每根纖芯23，以進行激光的分束傳輸。

如圖7所示，分束光纖20包括分束連接頭21、分束護套22、光纖護套24和用于進行激光能量傳輸的纖芯23，分束連接頭21與耦合器13相連接，分束護套22與準直聚焦刀頭30相連接，光纖護套24連接在分束連接頭21與分束護套22之間，纖芯23從分束連接頭21的內部延伸至分束護套22的內部。在本實施例中，較佳的，纖芯23的數量可以設置為7根，微透鏡陣列131能夠把激光束聚焦成7個均勻分布的焦點，在耦合器13上分別耦合進分束光纖20上的7根纖芯23，從而完成激光的分束傳輸，即一束激光分成7束，再使用7根纖芯完成激光能量的傳輸。

在此需要說明的是，分束光纖可根據不同的需求選擇安裝不同數量的纖芯，可傳輸的激光能量功率也有所不同，非本實施例為限。

較佳的，光纖護套24的表面可覆蓋一層防油保護套，保護纖芯不受油氣污染。

如圖8所示，準直聚焦刀頭30包括聚焦筒31、鎖緊螺母32、透鏡架33、鏡頭34、第二平凸ZnSe透鏡35、第二平凹ZnSe透鏡36和第三平凸ZnSe透鏡37，聚焦筒31的一端與分束光纖20相連接，透鏡架33和鏡頭34依次裝設在聚焦筒31的另一端，第二平凸ZnSe透鏡35裝設在聚焦筒31的內部一端，第二平凹ZnSe透鏡36裝設在透鏡架33的內部，鎖緊螺母32裝設在聚焦筒31的外壁上以調節(jié)透鏡架33和聚焦筒31之間的相對位置，使得第二平凸ZnSe透鏡35與第二平凹ZnSe透鏡36的焦點能夠重合，第三平凸ZnSe透鏡37裝設在鏡頭34的內部以用于激光的聚焦。

如圖9所示，準直聚焦刀頭30上還可以裝設有用于保護第三平凸ZnSe透鏡37不受污染和排走激光煙霧的微型氣嘴38及煙罩39。

較佳的，當光纖陣列分束傳輸裝置用于小型設備時，煙罩39可使用工作房代替，工作房用于觀察切割過程和上下料的窗口均采用特制的激光防護玻璃，產生的煙塵在加工過程中利用凈化設備及時抽走，從而保證了整個激光切割系統(tǒng)的安全性。

此外，準直聚焦刀頭30上還可以裝設有用于根據切割或清洗等要求對準直聚焦刀頭的位置進行移動的位置自動調節(jié)裝置。

綜上所述，本實用新型的結構新穎，可通過多纖芯的傳輸完成更大功率的激光能量傳輸，解決了現有傳輸二氧化碳激光能量光纖的傳輸能量過低的不足，可應用于皮革、金屬薄板、3D工件、較厚的非金屬材料等材料的切割，擴大了應用范圍。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。