一种大功率光纤激光器功率合束器

本发明涉及激光合束，具体为一种大功率光纤激光器功率合束器。

背景技术：

1、激光合束器是一种能够将多路激光束进行合成，以提高激光输出功率并保持高光束质量的装置。在激光合束器的研究和应用中，通常采用光纤合束器和光学合束器两种类型，光纤合束器的制作难度较大，特别是针对输出光纤芯径变小的合束器。为了实现高功率的激光合束输出并保持高的光束质量，需要将输出光纤的纤芯直径变小。由于拉锥比例较大，光纤合束器的制作难度会变得更高，然而，基于制作工艺水平的提高，2016年课题组研制出输入光纤为20/400，输出光纤纤芯直径为50μm的7×1光纤功率合束器。实验中实现了输出功率为6.26kw，合成效率大于98％，光束质量为m2＝4.3的高光束质量激光合成。

2、现有的激光合束器存在的缺陷是：

3、1、申请文件cn105896260b公开了光纤激光合束器，“它包括底座、第一准直头、右调节组件、左调节组件和上调节组件，第一准直头通过第一螺钉与底座连接，上调节组件通过第二螺钉与底座连接，右调节组件通过第三螺钉、第四螺钉以及第五螺钉与底座的表面连接，右调节组件通过第六螺钉和第一球头细牙丝杆与底座的右侧面连接，左调节组件通过第七螺钉、第八螺钉以及第九螺钉与底座的表面连接，左调节组件通过第十螺钉和第二球头细牙丝杆与底座的左侧面连接，右调节组件和左调节组件对称设置，底座内部形成密闭的空腔，在空腔内设有第一冷却水软管，第一冷却水软管连通有大水接头，大水接头安装在底座的一端，本发明的有益效果为：提高了合束效率”，但是现有的装置大多不能够进行调节，导致激光不能快速有效的合束，不够方便；

4、2、申请文件cn110412769b公开了一种光纤激光合束器，“包括：激光整形装置、激光合束装置、多光束输出光纤和输出不同波长的多个激光发射装置；激光整形装置包括：可调整准直透镜对、整形透镜对以及至少一个可调整聚焦透镜对；可调整准直透镜对设置于与激光发射模块的输出侧；可调整聚焦透镜对设置于多光束模式传能光纤的输入侧；激光合束装置用于将接收的多束激光光束进行合束，并输入至所述多光束模式传能光纤中的指定纤芯中；多光束输出光纤包括：位于轴心部位的圆形纤芯和至少一个环形纤芯，每个所述环形纤芯与所述圆形纤芯同轴。本发明提供一种光纤激光合束器通过激光合束装置，实现将多种波长的激光光束进行合束，且输出的激光光束质量好”，但是现有的装置大多不具备自动调节控制系统，需要工作人员手动的调节，增加工作人员的工作负担；

5、3、申请文件cn113991401b公开了一种光纤激光器及激光合束系统，“控制模块、多路脉冲种子源、多路光纤放大器以及光纤合束器；所述控制模块包括时序控制装置以及电流调节装置，所述时序控制装置与每路所述脉冲种子源连接，用于控制多路脉冲种子源的激光输出时序；每路所述光纤放大器包括光纤放大器驱动电源，所述电流调节装置与每路所述光纤放大器驱动电源连接，用于调制激光输出的脉冲强度；所述光纤合束器连接在多路所述光纤放大器的下游，用于输出脉冲序列强度调制的合束激光。能够对脉冲激光的脉冲强度以及输出时序进行调制，有效实现脉冲序列强度可调制的合束脉冲激光的输出，同时提高了脉冲激光的平均功率”，但是现有的装置大多不具备冷却散热结构，不能及时的散热不够方便。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种大功率光纤激光器功率合束器，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大功率光纤激光器功率合束器，包括保护组件、控制组件以及安装在控制组件内部的冷却组件，所述保护组件包括保护壳和底板，保护壳保护内部的部件不受损害，底板方便装置进行安装固定，所述控制组件包括控制器，控制组件安装在保护壳的上方，所述控制器控制装置工作，所述冷却组件包括冷却腔，所述冷却腔位于控制器的内壁。

3、优选的，所述底板的顶部设有多个安装孔，安装孔均匀的分布在底板的上方，通过螺栓螺母将底板固定，保护壳的两侧外壁均设有插槽，插槽便于光纤插入，保护壳的顶部安装有多个固定螺丝，固定螺丝将保护壳固定在底板上。

4、优选的，所述控制器的顶部安装有显示屏，控制器的顶部安装有多个多个控制钮，控制器的顶部安装有保护罩，控制器的顶部安装有拦截网，控制器的顶部安装有发音孔，显示屏显示装置的当前工作状态，控制钮控制装置的启停，发音孔方便声音传播。

5、优选的，所述保护壳的正面安装有保护管，保护管的内壁安装有一号透镜，保护壳的内壁安装有横板，横板的顶部贯穿安装有转动轴，转动轴的外壁安装有反射板，保护壳的内部底壁安装有合束箱，合束箱的外壁安装有多个感应板，合束箱的外壁安装有信号收发器。

6、优选的，所述保护壳的内部顶壁安装有固定轴，固定轴的外壁安装有二号透镜，二号透镜的两侧外壁均安装有连接板，连接板的外壁安装有电动伸缩杆，且电动伸缩杆的一端与保护壳的内部前壁连接，插槽的一端安装有保护透镜。

7、优选的，所述转动轴的外壁安装有角度传感器，转动轴的底部安装有一号锥齿轮，保护壳的内部底壁安装有多个马达，马达的顶部安装有控制盒，马达的输出端安装有二号锥齿轮，且二号锥齿轮与一号锥齿轮啮合。

8、优选的，所述控制器的内部底部安装有信号采集器，信号采集器的外壁安装有芯片组件，控制器的内部底壁安装有蜂鸣器，控制器的内部底壁安装有信号发射器，所述冷却腔的内壁设有分隔板，冷却腔的内部贯穿安装有散热盘管，冷却腔的内壁安装有温度传感器，散热盘管的外壁套装有单向阀，冷却腔的内壁安装有微型水泵，微型水泵的外壁安装有电控开关，冷却腔的内壁安装有风机，且风机的输入端与散热盘管的一端连接。

9、优选的，所述控制芯片包括信号采集模块、分析处理模块、信号发射模块和记录模块，所述信号采集模块与信号收发器、角度传感器、温度传感器通过导线电性连接，信号采集模块采用连续脉冲信号、模拟信号或者直流信号中的一种，连续脉冲信号的的电路高电平为3-18v或7-15v，低电平为0v；

10、分析处理模块，将传感器的信号进行分析处理，判断信号的类型，以连续脉冲信号为例，脉冲信号的周期为t，脉冲宽度为t1，f指脉冲信号周期在一秒内变化的次数，即f＝1/t的周期越小，频率越大，脉冲信号有高电平和低电平两种状态，分别对应数字电路的“1”和“0”两种逻辑状态，高电平是指“1”，低电平设置为“0”，通过上述逻辑关系可以对脉冲信号进行分析判断，判断收到的信号的种类，并通过控制芯片发射相应的动作信号；

11、信号发射模块，控制芯片判断信号类型，控制信号发射模块分别向信号收发器、控制盒和电控开关发射信号，信号收发器、控制盒和电控开关发射信号分别控制合束箱、马达和微型水泵做出对应的动作；

12、记录模块，将装置产生的信号数据、控制芯片的分析数据、信号的发射数据以及各个部件做出反应的数据上传到云服务器中，对数据进行保存。

13、优选的，该激光合束器的工作步骤如下：

14、s1、将多组光纤从插槽中插入，随后光源从光纤中射出，经过反射板聚集到合束箱内部，随后经过二号透镜和一号透镜射出，实现合束功能；

15、s2、对装置进行调节时，其中一组电动伸缩杆伸长带动连接板移动，连接板带动二号透镜围绕固定轴转动，从而使得射出的光线位置变化，实现调节功能；

16、s3、对合束箱进行降温时，微型水泵工作将冷却腔中的冷却液抽出，随后通过管道流经合束箱顶部的盘管中，随后回流到冷却腔的内部，通过冷却液将合束箱内部的热量带走，实现冷却散热功能；

17、优选的，在所述s1中还包括如下步骤；

18、s11、保护透镜能够对光纤进行保护，拦截网位于风机的上方，方便风机排气，防止灰尘进入到风机中，当装置发生异常时，蜂鸣器发出声音警示，声音通过发音孔传播，对工作人员提醒；

19、在所述s2中还包括如下步骤；

20、s21、对反射板进行调节时，马达转动带动二号锥齿轮转动，二号锥齿轮带动一号锥齿轮转动，一号锥齿轮带动转动轴转动，转动轴带动反射板转动，从而调整光线的照射位置，实现调节功能；

21、在所述s3中还包括如下步骤；

22、s31、当温度传感器检测到冷却腔中的冷却液温度较高时，风机工作带动空气流动，使得外界的冷空气通过散热盘管进入，随后通过单向阀，冷空气吸收冷却液的热量随后从风机中排出，将冷却液降温；

23、在所述s3中还包括如下步骤；

24、s32、调节装置时，感应板能够检测光线是否照射在合束箱内部，当光线没有照射在合束箱内部时，信号收发器发射信号，根据信号类型，控制芯片向控制盒发射信号，使得马达工作，带动反射板转动，角度传感器检测反射板转动的角度，并将信号传递给控制芯片以便于调整反射板的角度，此外温度传感器检测冷却液的温度，当温度过高时，温度传感器向控制芯片发射信号，进而风机开始工作散热，实现自动控制的功能。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、1.本发明通过安装有马达和电动伸缩杆可以调节角度和方向，对装置进行调节时，其中一组电动伸缩杆伸长带动连接板移动，连接板带动二号透镜围绕固定轴转动，从而使得射出的光线位置变化，实现调节功能；

27、2.本发明通过安装有微型水泵可以实现散热功能,对合束箱进行降温时，微型水泵工作将冷却腔中的冷却液抽出，随后通过管道流经合束箱顶部的盘管中，随后回流到冷却腔的内部，通过冷却液将合束箱内部的热量带走，实现冷却散热功能；

28、3.本发明通过安装有调节结构可以实现调节功能，对装置进行调节时，其中一组电动伸缩杆伸长带动连接板移动，连接板带动二号透镜围绕固定轴转动，从而使得射出的光线位置变化，实现调节功能；

29、4.本发明通过控制系统可以对装置进行自动控制，调节装置时，感应板能够检测光线是否照射在合束箱内部，当光线没有照射在合束箱内部时，信号收发器发射信号，根据信号类型，控制芯片向控制盒发射信号，使得马达工作，带动反射板转动，角度传感器检测反射板转动的角度，并将信号传递给控制芯片以便于调整反射板的角度，此外温度传感器检测冷却液的温度，当温度过高时，温度传感器向控制芯片发射信号，进而风机开始工作散热，实现自动控制的功能。