專(zhuān)利名稱(chēng)：用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)，涉及一種用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|。
背景技術(shù)：
隨著大功率激光技術(shù)的發(fā)展，大功率激光在工業(yè)加工、武器裝備和醫(yī)療器械等方面的應(yīng)用越來(lái)越引人注目。大功率激光的傳輸問(wèn)題是大功率激光應(yīng)用方面的關(guān)鍵問(wèn)題之一。傳能光纜是解決這一問(wèn)題的主要途徑。目前，現(xiàn)有的傳能光纜最大可以傳輸平均功率在千瓦量級(jí)的激光。這樣大功率的激光在傳能光纜中的光纖芯中傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的熱量，有可能損壞傳能光纜并造成安全事故。為了減小大功率激光在傳能光纜中產(chǎn)生的熱量從而避免損壞傳能光纜，在傳能光纜中采用了各種措施進(jìn)行散熱。例如，德國(guó)Trumpf公司的LLK-B傳能光纜對(duì)光纜的纖芯包層進(jìn)行磨砂處理，使得未耦合到纖芯內(nèi)的光在傳輸?shù)桨鼘右豢諝饨缑鏁r(shí)散射到空氣中，從而避免了被光纜中的涂覆層吸收而引起溫度升高以至燒壞光纜。但由于纖芯包層的表面積較小，因而光散射并不充分。還有一些傳能光纖或包含在光纖激光器中的光纖通過(guò)在纖芯周?chē)渲脧?fù)雜的水冷裝置進(jìn)行散熱，例如在中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)2343598、公開(kāi)號(hào)1523384、公開(kāi)號(hào)101640364、公開(kāi)號(hào)201294327等專(zhuān)利文獻(xiàn)中所公開(kāi)的。另外，美國(guó)專(zhuān)利No. 5497442公開(kāi)了一種用于傳輸大功率激光的傳能光纜的纜芯結(jié)構(gòu)，其中，使用包在纖芯外的金屬層構(gòu)成該光纜的工作狀況監(jiān)測(cè)電路。但目前多采用化學(xué)鍍的方法在纖芯外形成金屬層，此類(lèi)方法制作工藝復(fù)雜并且具有化學(xué)污染，不利于降低成本和保護(hù)環(huán)境。

實(shí)用新型內(nèi)容為了獲得具有充分散熱能力的傳能光纜以傳輸大功率激光，同時(shí)為了降低傳能光纜的制作成本并提高傳能光纜的使用安全性，需要一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用安全并有很強(qiáng)散熱能力的傳能光纜來(lái)傳輸大功率激光。本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|，該傳能光纜不僅成本低、使用安全，而且能充分散熱以保證該傳能光纜長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)地傳輸大功率激光。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|，該傳能光纜包括一段傳能光纖，該段傳能光纖的一端嵌入與激光器出射端耦合的第一傳能光纖接頭中，該段傳能光纖的另一端嵌入第二傳能光纖接頭中，該段傳能光纖的所述兩端之外的光傳輸段部分的周?chē)薪饘偬?。所述第一傳能光纖接頭包括金屬管；密封地固定在該金屬管的一端端口中的透明玻璃端帽；密封地固定在該金屬管的另一端端口中的金屬板；固定在所述金屬板的面對(duì)所述透明玻璃端帽的一側(cè)上并且平行于所述金屬管軸線延伸的玻璃導(dǎo)管；靠近所述金屬板的面對(duì)所述透明玻璃端帽的一側(cè)的表面且穿過(guò)所述金屬管管壁和所述玻璃導(dǎo)管管壁的進(jìn)水管；靠近所述金屬板的面對(duì)所述透明玻璃端帽的一側(cè)的表面且穿過(guò)所述金屬管管壁的出水管；以及設(shè)置在所述金屬管外壁中的溫度傳感器。同時(shí)，所述傳能光纖的所述一端沿著所述金屬管的軸線穿過(guò)所述金屬板并在所述玻璃導(dǎo)管內(nèi)部延伸， 該一端的端面與所述透明玻璃端帽耦合，所述傳能光纖的所述一端的位于所述透明玻璃端帽和所述金屬板之間的部分緊密地套有光散射管。另外，所述溫度傳感器和/或包在所述傳能光纖的所述兩端之外的光傳輸段部分的周?chē)乃鼋饘偬走B接到控制器上，使得當(dāng)所述溫度傳感器所探測(cè)的溫度的值大于第一預(yù)定閾值或當(dāng)所述金屬套的電阻大于第二預(yù)定閾值時(shí)，所述控制器切斷所述激光器的輸出。優(yōu)選地，所述透明玻璃端帽的與所述激光器出射端耦合的一端的端面可以鍍有防反射膜，所述透明玻璃端帽的與所述傳能光纖耦合的一端的側(cè)表面可以進(jìn)行磨砂處理。優(yōu)選地，在所述第一傳能光纖接頭中的所述金屬板的面對(duì)所述透明玻璃端帽的一側(cè)還可以設(shè)置有玻璃板，該玻璃板可以與所述金屬板緊密接觸，并且該玻璃板的與所述金屬板緊密接觸的表面可以進(jìn)行磨砂處理，所述玻璃導(dǎo)管可以通過(guò)與該玻璃板結(jié)合而固定在所述金屬板上。優(yōu)選地，所述光散射管可以由玻璃管制成，該光散射管可以通過(guò)粘合劑與所述傳能光纖的包層粘合，并且該光散射管的外壁可以進(jìn)行磨砂處理。優(yōu)選地，在所述光散射管的外壁、所述玻璃導(dǎo)管的內(nèi)壁和外壁、所述金屬板的面對(duì)所述透明玻璃端帽的一側(cè)的壁以及所述金屬管的內(nèi)壁中的一個(gè)或多個(gè)壁上可以覆蓋有用于吸收一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的光吸收材料。或者，優(yōu)選地，在所述光散射管的外壁、 所述玻璃導(dǎo)管的內(nèi)壁和外壁、所述玻璃板的與所述金屬板接觸的壁以及所述金屬管的內(nèi)壁中的一個(gè)或多個(gè)壁上可以覆蓋有用于吸收一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的光吸收材料。優(yōu)選地，所述光吸收材料可以包括一層或多層光吸收材料。另外，優(yōu)選地，包在所述傳能光纖的所述兩端之外的光傳輸段部分的周?chē)乃鼋饘偬卓梢园ㄌ自谒鰝髂芄饫w上的第一金屬套和套在所述第一金屬套上的第二金屬套，并且所述第一金屬套和所述第二金屬套之間可以填充有電絕緣材料，所述第二金屬套與所述第一傳能光纖接頭的所述金屬管的所述另一端可以固定連接。再者，優(yōu)選地，所述第二傳能光纖接頭的結(jié)構(gòu)可以與所述第一傳能光纖接頭的結(jié)構(gòu)相同，并且所述第二傳能光纖接頭和所述傳能光纖的所述另一端的結(jié)合方式可以與所述第一傳能光纖接頭和所述傳能光纖的所述一端的結(jié)合方式相同。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第二傳能光纖接頭上的溫度傳感器可以連接到所述控制器上，使得當(dāng)該溫度傳感器所探測(cè)的溫度大于第三預(yù)定閾值時(shí)，該控制器可以切斷所述激光器的輸出。如上所述，在本實(shí)用新型所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|中，采用光散射管增大纖芯包層的散射體積或面積并對(duì)透明玻璃端帽的側(cè)表面、纖芯包層的外表面和光散射管的外表面進(jìn)行磨砂處理增大未耦合進(jìn)纖芯的激光的散射，從而使這些光不會(huì)聚集于一點(diǎn)而產(chǎn)生高溫；采用玻璃板/金屬板將該傳能光纜的耦合端與光傳輸段隔開(kāi)，使得所述耦合端中的未耦合進(jìn)纖芯的激光不會(huì)照射在光傳輸段的光纜上；通過(guò)在光散射管的外壁、玻璃導(dǎo)管的內(nèi)壁和/或外壁、所述金屬板或玻璃板的壁、以及所述金屬管的內(nèi)壁中的一個(gè)或多個(gè)壁上覆蓋用于吸收一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的光吸收材料，在各處分散吸收激光的散射光，從而降低熱的聚集；利用金屬管、透明玻璃端帽、玻璃板/金屬板構(gòu)成空腔并利用玻璃導(dǎo)管作引導(dǎo)使水流充分地帶走聚集在傳能光纖接頭內(nèi)的熱量；利用溫度傳感器、包在所述傳能光纖的兩端之外的光傳輸段部分的周?chē)慕饘偬滓约翱刂破鳂?gòu)成溫度監(jiān)視單元，以保證當(dāng)傳能光纜中的溫度太高時(shí)切斷激光器的輸出，從而保證了該傳能光纜的安全使用。

圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|的光耦合端和光傳輸段的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2是圖1中的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|的光耦合端的結(jié)構(gòu)放大圖；以及圖3是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|中的傳能光纖和光散射管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將參考附圖來(lái)描述本實(shí)用新型所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|的實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式或其組合對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說(shuō)明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。此外，在本說(shuō)明書(shū)中，附圖未按比例畫(huà)出， 并且相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。本實(shí)用新型所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|包括一段傳能光纖，該段傳能光纖的一端嵌入與激光器出射端耦合的第一傳能光纖接頭中，從而構(gòu)成該傳能光纜的光耦合端，該段傳能光纖的另一端嵌入第二傳能光纖接頭中，從而形成該傳能光纜的光輸出端， 該段傳能光纖的所述兩端之外的部分的周?chē)薪饘偬?，?gòu)成了該傳能光纜的光傳輸段部分。圖1是剖視圖，示出了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|的光耦合端和光傳輸段的結(jié)構(gòu)，其中，所述一段傳能光纖10的一端與第一傳能光纖接頭 20結(jié)合起來(lái)構(gòu)成傳能光纜100的光耦合端。圖1中的傳能光纜100的光耦合端之外的部分是光傳輸段部分，該光傳輸段部分由傳能光纖10和包在傳能光纖10上的一層或多層由絕緣介質(zhì)彼此隔開(kāi)的金屬套30構(gòu)成，而傳能光纖10的另一端與所述第二傳能光纖接頭結(jié)合起來(lái)構(gòu)成的傳能光纜100的光輸出端在圖1中未示出。圖2是圖1中的傳能光纜100的光耦合端的結(jié)構(gòu)放大圖，其中為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，在圖2中未示出圖1中的溫度傳感器以及連接導(dǎo)線(后面將描述)，另外，為了清楚起見(jiàn)，圖2中的透明玻璃端帽的尺寸比例被夸大了。圖3 是圖1中的傳能光纜100中的傳能光纖10和光散射管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫| 100包括傳能光纖10、第一傳能光纖接頭20、由絕緣介質(zhì)彼此隔開(kāi)的金屬套30、以及第二傳能光纖接頭(未示出)。參看圖2和圖3，傳能光纖10包括纖芯11和包層12，包層的外表面1 可以經(jīng)過(guò)磨砂處理。在本實(shí)用新型所述的傳能光纜100的光耦合端的傳能光纖10(即，位于后面要描述的透明玻璃端帽和金屬板之間的光纖部分)的包層12的外表面設(shè)置光散射管13，光散射管13可以通過(guò)玻璃管(例如石英管)制成，其折射率大于或近似等于光纖10的包層12 的折射率，其外表面13a經(jīng)過(guò)磨砂處理。光散射管13與傳能光纖10的包層12可以通過(guò)粘合劑14粘結(jié)在一起。在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，在光散射管13的磨砂了的外壁上還可以覆蓋有用于吸收一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的光吸收材料15，該光吸收材料15可以包括一層或多層光吸收材料。再參看圖1和圖2，傳能光纖10的一端所嵌入的第一傳能光纖接頭20包括金屬管 21、密封地固定在該金屬管21的一端端口中的透明玻璃端帽22、密封地固定該金屬管的另一端端口中的金屬板23、固定在金屬板23的面對(duì)透明玻璃端帽22的一側(cè)的表面上并且平行于金屬管21軸線延伸的玻璃導(dǎo)管M、靠近金屬板23的面對(duì)透明玻璃端帽22的一側(cè)的表面并且穿過(guò)金屬管21管壁和玻璃導(dǎo)管M管壁的進(jìn)水管25、靠近金屬板23的面對(duì)透明玻璃端帽22的一側(cè)的表面并且穿過(guò)金屬管21管壁的出水管沈；以及設(shè)置在金屬管21外壁中的溫度傳感器28。傳能光纖10的所述一端沿著金屬管21的軸線穿過(guò)金屬板23并在玻璃導(dǎo)管M內(nèi)部延伸，該端的端面與透明玻璃端帽22耦合。另外，如上所述，在傳能光纖10的該端的位于透明玻璃端帽22和金屬板23之間的部分緊密地套有光散射管13。在上面所述的第一傳能光纖接頭20中，根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，金屬管21 和金屬板23可以由例如銅、鋁或不銹鋼等金屬或金屬合金制成。根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，透明玻璃端帽22可以是石英端帽，它可以通過(guò)粘合劑2 密封地固定在金屬管21的一端的端口中。透明玻璃端帽22的一端的端面22b可以鍍有防反射膜，該端面22b與激光器的出射端(未示出)耦合。透明玻璃端帽22的另一端的端面22c可以與傳能光纖10的所述一端的端面耦合，該端的側(cè)表面22d可以進(jìn)行磨砂處理。當(dāng)激光器射出的激光束照射在透明玻璃端帽22的端面22b上時(shí)，由于該端面22b 上鍍有防反射膜，因此該激光束就無(wú)反射或反射率非常低地進(jìn)入透明玻璃端帽22中。如圖 2所示，有些激光束A照射到傳能光纖10的纖芯11上并且其入射角符合傳能光纖10的數(shù)值孔徑，因此，這些激光束A就耦合進(jìn)傳能光纖10中，在纖芯11和包層12的界面處發(fā)生全反射，從而向前傳輸。有些激光束B(niǎo)也照射到傳能光纖10的纖芯11上，但其入射角不符合傳能光纖10的數(shù)值孔徑，因此進(jìn)入光纖10中的激光束B(niǎo)有一部分在纖芯11和包層12的界面上折射進(jìn)入包層12中。有些激光束C則直接照射到包層12上，進(jìn)入到包層12中傳輸。 由于包層12外面的光散射管13的折射率大于或近似等于光纖10包層12的折射率，所以在包層12中傳輸?shù)募す馐鳥(niǎo)和C會(huì)在經(jīng)磨砂處理過(guò)的包層12的外表面1 處散射進(jìn)入到光散射管13中，然后再在光散射管13的經(jīng)磨砂處理過(guò)的外表面13a處散射進(jìn)入玻璃導(dǎo)管 M中。這樣，由于纖芯包層12的外表面1 和光散射管13的外表面1 進(jìn)行了磨砂處理， 因而大大增大了未耦合進(jìn)纖芯的激光的散射，使這部分光不會(huì)聚集于一點(diǎn)而產(chǎn)生高溫。另外，有些激光束D的光路偏離中心線，照射到透明玻璃端帽22的圓錐形側(cè)表面22d上，由于側(cè)表面22d經(jīng)過(guò)了磨砂處理，因此可以將激光束D散射出去。無(wú)論是從傳能光纖10中散射出來(lái)的光，還是從透明玻璃端帽22的側(cè)表面22d散射出來(lái)的光最終都將直接或穿過(guò)玻璃導(dǎo)管M被金屬管21以及金屬板23吸收并轉(zhuǎn)化為熱量。根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，第一傳能光纖接頭20中的金屬板23的面對(duì)透明玻璃端帽22的一側(cè)還可以設(shè)置有玻璃板23a，該玻璃板23a與金屬板23緊密接觸，并且該玻璃板23a的與金屬板23緊密接觸的表面進(jìn)行了磨砂處理。這樣可以對(duì)有可能從激光器直接射到金屬板23上的光束進(jìn)行散射，以防止損壞金屬板23，從而防止損壞金屬板23后面的光纜。[0026]為了分散吸收這些散射光以避免熱量的聚集，在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，在光散射管13的外壁、玻璃導(dǎo)管M的內(nèi)壁和外壁、金屬板23的面對(duì)透明玻璃端帽22的一側(cè)的壁(或者，玻璃板23a的與金屬板23接觸的壁)以及金屬管21的內(nèi)壁中的一個(gè)或多個(gè)壁上覆蓋用于吸收一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的光吸收材料，其中，該光吸收材料可以包含一層或多層光吸收材料。當(dāng)傳能光纖10所傳輸?shù)募す馐墓β瘦^高或傳能光纖10的工作時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，需要很強(qiáng)的散熱措施將第一傳能光纖接頭20中聚集的熱散發(fā)出去。在本實(shí)用新型所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|100中，金屬管21、透明玻璃端帽22、金屬板23構(gòu)成了一個(gè)空腔，在金屬板23的面對(duì)透明玻璃端帽22的一側(cè)的表面附近設(shè)有進(jìn)水管25和出水管26。 冷卻水可以從進(jìn)水管25流入所述空腔，然后帶走可能在光散射管13外壁上的光吸收材料、 玻璃導(dǎo)管M的內(nèi)外壁上的光吸收材料、金屬管21及其壁上的光吸收材料或金屬板23及其壁上的光吸收材料中的一個(gè)或多個(gè)地方產(chǎn)生的熱量從出水管沈流出。為了使冷卻水在所述空腔中充分流動(dòng)，在金屬板23的面對(duì)透明玻璃端帽22的一側(cè)的表面上固定地設(shè)置平行于金屬管21軸線延伸的玻璃導(dǎo)管24，并且使進(jìn)水管25穿過(guò)金屬管21管壁和玻璃導(dǎo)管M 管壁，使出水管26只穿過(guò)金屬管21管壁。這樣，從進(jìn)水管25流入所述空腔中的冷卻水就會(huì)沿著圖2中的空心箭頭所示的方向在所述空腔中充分地流動(dòng)后從出水管沈流出。在這種情形中，透明玻璃端帽22的側(cè)表面22d為圓錐形設(shè)計(jì)，這不僅增加了其與冷卻水的接觸面積，從而有利于透明玻璃端帽22的散熱，而且使冷卻水不易形成湍流，從而有利于冷卻水及時(shí)流走。另外，也可以設(shè)計(jì)玻璃導(dǎo)管M的形狀，使得所述空腔中的水流流場(chǎng)具有速度分布，從而可以進(jìn)一步提高所述空腔內(nèi)某些確定位置處的散熱能力。再參看圖1，為了使本實(shí)用新型所述的傳能光纜能夠安全地使用，在一個(gè)方面，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|100的第一傳能光纜接頭20的金屬管21的管壁上還設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器觀，用于監(jiān)視金屬管21的溫度。溫度傳感器觀與控制器連接，使得由于激光功率太大或工作時(shí)間太長(zhǎng)或由于激光器與傳能光纜耦合不佳導(dǎo)致激光泄漏而使溫度傳感器觀的所探測(cè)到的溫度的值大于第一預(yù)定閾值時(shí)，所述控制器就切斷所述激光器的輸出。在圖1中，傳能光纜100的光耦合端之外的部分是光傳輸段部分，該光傳輸段部分由傳能光纖10和包在傳能光纖10上的金屬套30構(gòu)成。該金屬套30可以只包含套在傳能光纖10上的第一金屬套31，也可以如圖1所示的那樣包含第一金屬套31和通過(guò)絕緣介質(zhì) 32與第一金屬套31隔開(kāi)的第二金屬套33，其中第二金屬套33與第一傳能光纖接頭20的金屬管21的所述另一端固定連接。優(yōu)選地，第二金屬套33是繞制成的金屬蛇管。為了使本實(shí)用新型所述的傳能光纜能夠安全地使用，在另一個(gè)方面，套在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|100的光傳輸段的傳能光纖10 上的第一金屬套31的兩端連接到所述控制器上。如果在該光傳輸段傳輸?shù)募す獾墓β侍?，以至于燒壞第一金屬?1，那么該第一金屬套31的所述兩端之間電阻就會(huì)變大。當(dāng)?shù)谝唤饘偬?1的所述兩端之間的電阻大于第二預(yù)定閾值時(shí)，所述控制器就會(huì)切斷激光器的輸出。盡管在圖1-圖3中沒(méi)有示出，本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例所述的傳能光纜100的與其光耦合端相對(duì)的另一端是光輸出端，該光輸出端是傳能光纖10的與其耦合到透明玻璃端帽22的一端相對(duì)的另一端嵌入第二傳能光纖接頭中形成的。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，該第二傳能光纖接頭的結(jié)構(gòu)可以與第一傳能光纖接頭20的結(jié)構(gòu)相同，并且該第二傳能光纖接頭和傳能光纖10的所述另一端的結(jié)合方式與第一傳能光纖接頭20和傳能光纖10 的與透明玻璃端帽22耦合的一端的結(jié)合方式相同。換言之，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|100可以具有首尾對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)。所述第二傳能光纖接頭上的溫度傳感器連接到所述控制器上，使得當(dāng)該溫度傳感器所探測(cè)到的溫度的值大于第三預(yù)定閾值時(shí)，該控制器切斷所述激光器的輸出。在使用過(guò)程中，從傳能光纜100輸出的大功率激光照射在目標(biāo)物上，此時(shí)，會(huì)有一定數(shù)量的反射光返回傳能光纜100，從而使傳能光纜100的光輸出端的溫度升高。因此，傳能光纜100的光輸出端的透明玻璃端帽的不需鍍防反射膜。另外，也可以根據(jù)情況設(shè)計(jì)該透明玻璃端帽的光出射面形狀，使得從目標(biāo)物反射回來(lái)的光不容易耦合進(jìn)傳能光纜100的所述光輸出端中。當(dāng)然，根據(jù)不同的應(yīng)用，根據(jù)反射光的強(qiáng)弱，還可以采用結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單的第二傳能光纖接頭，例如，只是將傳能光纖的光輸出端密封在玻璃帽內(nèi)以減少周?chē)覊m對(duì)光纖端面污染的第二傳能光纖接頭。應(yīng)該注意，本實(shí)用新型的所述實(shí)施例中的第一傳能光纖接頭上的溫度傳感器、第二傳能光纖接頭上的溫度傳感器、以及傳能光纜的光傳輸段的金屬套(或者第一金屬套) 的兩端可以直接或通過(guò)功能電路(例如，放大器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、比較器、觸發(fā)器等)間接地連接到所述控制器中，從而實(shí)現(xiàn)溫度的監(jiān)測(cè)和控制。包括上述溫度傳感器、光傳輸段金屬套、 控制器以及其它功能電氣裝置以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型所述的溫度監(jiān)控功能的電路的結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員很容易構(gòu)思的，并且可以具有多種變型，這里就不對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的描述了。需要說(shuō)明的是，如圖1所示，與所述溫度傳感器觀相連的導(dǎo)線^a以及與所述光傳輸段金屬套31相連的導(dǎo)線31a可以通過(guò)嵌入例如第一傳能光纖接頭20中的金屬管21的管壁上的導(dǎo)線槽中或埋入所述光傳輸段的絕緣層32中來(lái)走線。很顯然，其它的走線方式也是可能的。如上所述，本實(shí)用新型的實(shí)施例所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|所采用的結(jié)構(gòu)使激光在傳能光纜中盡可能少地產(chǎn)生熱量，同時(shí)使產(chǎn)生熱量的地方盡可能地分散，即使激光在傳能光纜中產(chǎn)生了熱量，也可以使熱量盡快被帶走，另外，一旦激光產(chǎn)生的熱量正在或?qū)⒁獡p壞光纜時(shí)就使傳能光纜停止工作。這樣，本實(shí)用新型所述的傳能光纜不僅可以傳輸大功率激光，而且在使用過(guò)程中安全可靠。另外，本實(shí)用新型所述傳能光纜中的多個(gè)部件都有多個(gè)功能，這樣就使該傳能光纜的結(jié)構(gòu)更加緊湊和簡(jiǎn)單，降低了制造成本。如上參照附圖以示例的方式描述了本實(shí)用新型所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于上述本實(shí)用新型所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|，還可以在不脫離本實(shí)用新型內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出各種改進(jìn)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書(shū)的內(nèi)容確定。
權(quán)利要求1.一種用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|，其特征在于，包括一段傳能光纖，該段傳能光纖的一端嵌入與激光器出射端耦合的第一傳能光纖接頭中，該段傳能光纖的另一端嵌入第二傳能光纖接頭中，該段傳能光纖的所述兩端之外的光傳輸段部分的周?chē)薪饘偬祝龅谝粋髂芄饫w接頭包括金屬管；密封地固定在該金屬管的一端端口中的透明玻璃端帽；密封地固定在該金屬管的另一端端口中的金屬板；固定在所述金屬板的面對(duì)所述透明玻璃端帽的一側(cè)上并且平行于所述金屬管軸線延伸的玻璃導(dǎo)管；靠近所述金屬板的面對(duì)所述透明玻璃端帽的一側(cè)的表面且穿過(guò)所述金屬管管壁和所述玻璃導(dǎo)管管壁的進(jìn)水管；靠近所述金屬板的面對(duì)所述透明玻璃端帽的一側(cè)的表面且穿過(guò)所述金屬管管壁的出水管；以及設(shè)置在所述金屬管外壁中的溫度傳感器，其中，所述傳能光纖的所述一端沿著所述金屬管的軸線穿過(guò)所述金屬板并在所述玻璃導(dǎo)管內(nèi)部延伸，該一端的端面與所述透明玻璃端帽耦合，所述傳能光纖的所述一端的位于所述透明玻璃端帽和所述金屬板之間的部分緊密地套有光散射管，所述溫度傳感器和/或包在所述傳能光纖的所述兩端之外的光傳輸段部分的周?chē)乃鼋饘偬走B接到控制器上，使得當(dāng)所述溫度傳感器所探測(cè)的溫度的值大于第一預(yù)定閾值或當(dāng)所述金屬套的電阻大于第二預(yù)定閾值時(shí)，所述控制器切斷所述激光器的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|，其特征在于，所述透明玻璃端帽的與所述激光器出射端耦合的一端的端面鍍有防反射膜，所述透明玻璃端帽的與所述傳能光纖耦合的一端的側(cè)表面進(jìn)行了磨砂處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|，其特征在于，在所述第一傳能光纖接頭中的所述金屬板的面對(duì)所述透明玻璃端帽的一側(cè)還設(shè)置有玻璃板，該玻璃板與所述金屬板緊密接觸，并且該玻璃板的與所述金屬板緊密接觸的表面進(jìn)行了磨砂處理， 所述玻璃導(dǎo)管通過(guò)與該玻璃板結(jié)合而固定在所述金屬板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|，其特征在于，所述光散射管由玻璃管制成，該光散射管通過(guò)粘合劑與所述傳能光纖的包層粘合，并且該光散射管的外壁進(jìn)行了磨砂處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|，其特征在于，在所述光散射管的外壁、所述玻璃導(dǎo)管的內(nèi)壁和外壁、所述金屬板的面對(duì)所述透明玻璃端帽的一側(cè)的壁以及所述金屬管的內(nèi)壁中的一個(gè)或多個(gè)壁上覆蓋有用于吸收一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的光吸收材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|，其特征在于，在所述光散射管的外壁、所述玻璃導(dǎo)管的內(nèi)壁和外壁、所述玻璃板的與所述金屬板接觸的壁以及所述金屬管的內(nèi)壁中的一個(gè)或多個(gè)壁上覆蓋有用于吸收一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的光吸收材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|，其特征在于，所述光吸收材料包括一層或多層光吸收材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任一權(quán)利要求所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|，其特征在于，包在所述傳能光纖的所述兩端之外的光傳輸段部分的周?chē)乃鼋饘偬装ㄌ自谒鰝髂芄饫w上的第一金屬套和套在所述第一金屬套上的第二金屬套，并且所述第一金屬套和所述第二金屬套之間填充有電絕緣材料，所述第二金屬套與所述第一傳能光纖接頭的所述金屬管的所述另一端固定連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任一權(quán)利要求所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|，其特征在于，所述第二傳能光纖接頭的結(jié)構(gòu)與所述第一傳能光纖接頭的結(jié)構(gòu)相同，并且所述第二傳能光纖接頭和所述傳能光纖的所述另一端的結(jié)合方式與所述第一傳能光纖接頭和所述傳能光纖的所述一端的結(jié)合方式相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|，其特征在于，所述第二傳能光纖接頭上的溫度傳感器連接到所述控制器上，使得當(dāng)該溫度傳感器所探測(cè)的溫度大于第三預(yù)定閾值時(shí)，該控制器切斷所述激光器的輸出。
專(zhuān)利摘要提供一種用于大功率激光傳輸?shù)膫髂芄饫|，其包括傳能光纖，該光纖的一端嵌入第一接頭，其另一端嵌入第二接頭，其光傳輸段部分包有金屬套。第一接頭包括金屬管、分別密封該金屬管兩端的透明玻璃端帽和金屬板、固定在金屬板上的玻璃導(dǎo)管、穿過(guò)金屬管和玻璃導(dǎo)管管壁的進(jìn)水管、穿過(guò)金屬管管壁的出水管、以及設(shè)置在金屬管外壁中的溫度傳感器，并且其中一些部件上覆蓋有光吸收材料。傳能光纖的一端沿著金屬管軸線穿過(guò)金屬板延伸并與透明玻璃端帽耦合。溫度傳感器和/或包在光纖的光傳輸段部分的金屬套連接到控制器上，使得當(dāng)溫度傳感器所探測(cè)到的溫度值大于第一預(yù)定閾值或當(dāng)所述金屬套的電阻大于第二預(yù)定閾值時(shí)，控制器切斷激光器的輸出。
文檔編號(hào)G02B6/42GK202196207SQ20112027317
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者史元魁, 曹銀花, 王智勇, 王有順, 許并社, 譚祺瑞, 陳玉士 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué), 山西飛虹激光科技有限公司