一种光纤激光器保护装置的制作方法

1.本发明属于光纤激光器保护技术领域，尤其涉及一种光纤激光器保护装置。


背景技术：

2.目前光纤激光器上的保护设备如图1所示，分别为出光保护及功率保护：
①
、出光保护是当光纤激光器在正常工作时，激光器无功率输出，激光器会报出光异常，需要保护；
②
、功率保护是在光纤激光器正常功率时，激光器功率衰减到设定功率值以下时，激光器会报功率故障。以上两个都是光学模块保护，当光学模块异常时，激光器报故障，电学及时关掉主电源电流，激光器无输出；
③
、光电二极管感光后产生电流，经过采样电阻，将电流转换成电压，再经过放大电路将电压放大与基准作比较，经过比较器比较，当放大电压低于基准值时，给低电平给单片机，单片机关掉给定电压，同时关掉电流，给光学供电。
3.现有的技术中存在问题：1、光学模块保护太少，只有出光和功率保护；2、出光及功率保护使用的是同一个光电二极管监控，光电二极管监控摆放在光学模块总输出的光纤上，当泵浦或者其他器件烧坏后，保护无法起到作用，等到光纤烧到总输出上，激光器才有保护作用；3、现在使用的出光及功率的保护原理的保护延时时间太长，当光纤烧坏后，延时800us保护，光学的器件会损失很大。


技术实现要素：

4.本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种光纤激光器保护装置，用于光纤激光器上光学模块在工作时烧坏可及时保护，可使用在光纤激光器光学模块里，当光纤激光器在正常工作时，光学模块异常时，机器可及时保护。解决：1、在出光与功率保护的基础上增加多个散射光保护，多重保护；2、散射光监控(即散射光保护)摆放在每个光学器件旁边，当器件烧坏后，散射光保护能及时保护，以免光学器件有更大的损失；3、散射光保护使用的是纯硬件原理，不经过软件判断，保护延时大大增加，减少光学器件的损失。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种光纤激光器保护装置，包括：至少一个光强检测处理模块和控制模块；所述光强检测处理模块和所述控制模块电连接；
6.所述光强检测处理模块，包括：光强检测单元，用于检测光纤激光器预设光学器件处的光强，输出对应的电压值；
7.放大单元，其输入端与所述光强检测单元的输出端一一对应连接，用于将所述电压值放大预设倍数，输出放大电压值；
8.所述电压比较单元，其第一输入端与所述放大单元的输出端连接，其第二输入端与基准电压电路连接，用于比较所述放大电压值和所述基准电压电路，将比较结果输出至所述光强检测处理模块；
9.所述控制模块用于根据所述比较结果控制所述光纤激光器的电源。
10.优选地，所述光强检测处理模块为多个，每个所述光强检测处理模块中的所述光强检测单元设置在光纤激光器内；所述光强检测单元，包括电压端连接的光电二极管，所述
光电二极管经第一检测电阻r102连接可变电路组件，可变电路组件连接所述放大单元，可变电路组件包括并联于接地端的可变电阻和第一电容c71。
11.优选地，所述光电二极管p12将输入端采集的光强信号转变为对应的电压，经过光电二极管跨导放大器输出放大电压。
12.优选地，所述放大单元用于输出放大电压，包括跨导放大器，所述跨导放大器两端连接第一放大器电阻r101，所述跨导放大器负输入端连接有第二放大器电阻r103，所述跨导放大器正输入端连接可变电路输出端，所述跨导放大器输出端连接所述电压比较单元。
13.优选地，所述基准电压电路用于输出基准电压，包括第一电阻r128、第二电阻r129和第一基准电压电容c78，第一电阻r128连接基准电压输入端，第一电阻r128与第二电阻r129串联，第二电阻r129并联有第一基准电压电容c78并输出至比较器，输出基准电压。
14.优选地，所述电压比较单元包括与基准电压电路连接的比较器和辅助比较器，所述比较器包括比较器u22，所述比较器u22分别连接比较器电阻、所述放大单元和基准电压电路输出端，所述比较器电阻连接比较器电压，并与光强检测处理模块的输入端连接。
15.优选地，所述比较器u22是lm339比较器。
16.优选地，所述控制模块包括fpga控制器和开关单元，所述fpga控制器连接所述开关单元，所述开关单元连接光纤激光器电源，所述fpga控制器输入端连接所述电压比较单元的输出端。
17.优选地，所述开关单元控制光纤激光器电源接通或断开。所述光纤激光器电源包括i/o接口、整流器和dc/dc交换器，所述i/o接口和整流器之间连接有两个并联的三极管，所述整流器和dc/dc交换器连接有第二整流器电阻和第三整流器电阻，所述整流器经电压端连接第一整流器电阻，输出端连接有并联第二整流器电阻和整流器电容。
18.与现有技术相比较，本发明具有如下的有益效果：
19.本发明适用于光纤激光器上光学模块的保护功能：能够在现有所有光纤激光器光学模块里，在光学模块里增加6路散射光保护功能，散射光保护原理与出光、功率保护不同，使用散射光光电二极管摆放在各个器件旁边；在出光时各光学器件与光纤漏出的漏光很小，当器件及光纤模块烧坏后，会增加很多漏光值，漏光值转化为电压，电压为放大电压，与基准电压做判断，当光纤失效或者光学器件烧坏后，漏光值变大，放大电压增大，当放大电压超过基准值后，直接上传给fpga控制器做判断后，直接关掉电源输出电流，大大减少保护延时，减少光学模块的损伤。可使用在测试光学模块时，在光学模块里面或测试器件旁边增加了光电传感器，在出光过程中光学器件损坏时，及时切断电源，可降低光学器件大面积烧坏的风险，可使制作光学模块的成本大大降低；可使用在整机模块烤机时，在整机旁边增加光电传感器，在烤机过程中，光学模块里面的器件损坏时，及时切断电源，可降低光学器件大面积烧坏的风险，可使制作光学模块的成本大大降低。
附图说明
20.图1为现有光纤激光器保护功能电路原理图；
21.图2为本发明光纤激光器保护装置的散射光检测电路示意图；
22.图3为本发明光纤激光器保护装置的漏光值采集及放大电路示意图；
23.图4为本发明光纤激光器保护装置的基准电压示意图；
24.图5为本发明光纤激光器保护装置的lm339比较器示意图；
25.图6为本发明光纤激光器保护装置的fpga控制器示意图；
26.图7为本发明光纤激光器保护装置的关断电源电流原理图。
具体实施方式
27.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.如图2-6所示，一种光纤激光器保护装置，包括：至少一个光强检测处理模块和控制模块；所述光强检测处理模块和所述控制模块电连接；
30.所述光强检测处理模块，包括：光强检测单元，用于检测光纤激光器预设光学器件处的光强，输出对应的电压值；放大单元，其输入端与所述光强检测单元的输出端一一对应连接，用于将所述电压值放大预设倍数，输出放大电压值；所述电压比较单元，其第一输入端与所述放大单元的输出端连接，其第二输入端与基准电压电路连接，用于比较所述放大电压值和所述基准电压电路，将比较结果输出至所述光强检测处理模块；
31.所述控制模块用于根据所述比较结果控制所述光纤激光器的电源。
32.优选地，如图2所示，所述光强检测处理模块为多个(图2中部所示)，每个所述光强检测处理模块中的所述光强检测单元设置在光纤激光器内；在光纤激光器内的光强检测处理模块数量为四个以上；优选地，六个光强检测处理模块能更好的检测光学里面的各个器件，大大减少保护延时，减少光学模块的损伤。优选地，所述光纤激光器的光学模块与控制光纤激光器运算的微控制单元mcu电连接(图2左上角所示)。所述光强检测处理模块的输出端连接模拟开关(图2右侧)，模拟开关是集成电路cd4051bcm芯片。
33.如图3所示，所述光强检测单元，包括电压端连接的光电二极管，所述光电二极管经第一检测电阻r102连接可变电路组件，可变电路组件连接所述放大单元，可变电路组件包括并联于接地端的可变电阻和第一电容c71。光强检测单元和放大单元构成漏光值采集及放大电路。
34.优选地，所述光电二极管p12将输入端采集的光强信号转变为对应的电压，经过光电二极管跨导放大器输出放大电压。
35.优选地，所述放大单元用于输出放大电压，包括跨导放大器，所述跨导放大器两端连接第一放大器电阻r101，所述跨导放大器负输入端连接有第二放大器电阻r103，所述跨导放大器正输入端连接可变电路输出端，所述跨导放大器输出端连接所述电压比较单元。
36.优选地，如图4所示，所述基准电压电路用于输出基准电压，包括第一电阻r128、第二电阻r129和第一基准电压电容c78，第一电阻r128连接基准电压输入端，第一电阻r128与第二电阻r129串联，第二电阻r129并联有第一基准电压电容c78并输出至比较器，输出基准电压。
37.优选地，如图5所示，所述电压比较单元包括与基准电压电路连接的比较器和辅助比较器，所述比较器包括比较器u22，所述比较器u22分别连接比较器电阻、所述光强检测单元、所述放大单元和基准电压电路输出端，所述比较器电阻连接比较器电压，并与光强检测
处理模块的输入端连接。比较器u22是lm339比较器。
38.优选地，如图6所示，所述控制模块包括fpga控制器和开关单元，所述fpga控制器连接所述开关单元，所述开关单元连接光纤激光器电源，所述fpga控制器输入端连接所述电压比较单元的输出端。
39.优选地，所述开关单元控制光纤激光器电源接通或断开。进一步地，基准电压为2.5v，正常放大电压值是0.2v，当放大电压值超过2.5v就会关闭电源。
40.如图7所示，所述光纤激光器电源包括i/o接口、整流器和dc/dc交换器，所述i/o接口和整流器之间连接有两个并联的三极管，所述整流器和dc/dc交换器连接有第二整流器电阻和第三整流器电阻，所述整流器经电压端连接第一整流器电阻，输出端连接有并联第二整流器电阻和整流器电容。
41.本发明实施例用于光纤激光器上光学模块里做保护功能：1、能够使用在现有所有光纤激光器光学模块里，在光学模块里增加了6路散射光保护功能，散射光光电二极管摆放在各个光学器件旁边，如种子掺镱光纤(moyb)，放大掺镱光纤(payb)，合束器，剥模器，熔接点，光栅等；当光学里面任何一个器件出现损坏时，及时切断电源，可降低光学器件大面积烧坏的风险，可使制作光学模块的成本大大降低；2、可使用在测试光学模块或者光学器件时，在光学模块里面或者测试器件旁边增加光电传感器，在测试过程中光学模块里面的光纤或者光学测试器件损坏时，及时切断电源，可降低光学器件大面积烧坏的风险或减少测试器件烧坏后引起其他器件的损坏；3、在整机模块烤机使用时，在整机旁边增加光电传感器，在烤机过程中，光学模块里面的器件损坏时，及时切断电源，可降低光学器件大面积烧坏的风险，可使制作光学模块的成本大大降低。
42.在本说明书的描述中，参考术语“在一实施例中”、“在又一实施例中”、“示例性的”或“在具体的实施例中”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
43.虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。