本發(fā)明涉及激光傳輸技術(shù)領(lǐng)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(shù)：

傳輸二氧化碳激光能量光纖是一種可以實現(xiàn)二氧化碳激光能量柔性傳輸?shù)奶胤N光纖，具有損耗低、纖細(xì)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(nèi)、體內(nèi)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?shù)募す饽芰枯^低，傳輸連接激光時，可傳輸?shù)募す饽芰恳话悴怀^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?shù)募す饽芰窟h(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到，嚴(yán)重制約了該特種光纖的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)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(xiàn)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(yīng)用于皮革、金屬薄板、3D工件等材料的切割，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明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(zhǔn)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(kuò)束鏡和耦合器，所述擴(kuò)束鏡裝設(shè)在耦合器的內(nèi)部一端，所述耦合器的一端裝設(shè)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(zhǔn)直聚焦刀頭相連接，所述分束光纖的內(nèi)部設(shè)有若干根纖芯，所述耦合器能夠?qū)⒔?jīng)過擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后的激光分束耦合進(jìn)分束光纖內(nèi)的每根纖芯，以進(jìn)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(nèi)部。

作為優(yōu)選的，所述擴(kuò)束鏡包括擴(kuò)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(shè)在擴(kuò)束鏡架的內(nèi)部一端，所述第一平凸ZnSe透鏡裝設(shè)在擴(kuò)束鏡架的內(nèi)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(diào)焦套，所述擴(kuò)束鏡裝設(shè)在耦合器本體的內(nèi)部一端，所述調(diào)焦套裝設(shè)在耦合器本體的內(nèi)部另一端并與分束光纖相連接，所述調(diào)焦套能夠相對于耦合器本體發(fā)生移動，以實現(xiàn)對分束光纖的位置進(jìn)行微調(diào)，所述微透鏡陣列裝設(shè)在耦合器本體的內(nèi)部并位于擴(kuò)束鏡與調(diào)焦套之間，所述微透鏡陣列能夠?qū)⒔?jīng)過的激光聚焦成均布的且與分束光纖的纖芯數(shù)量相對應(yīng)的若干個焦點，從而分別耦合進(jìn)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(diào)焦套，所述擴(kuò)束鏡裝設(shè)在耦合器本體的內(nèi)部一端，所述調(diào)焦套裝設(shè)在耦合器本體的內(nèi)部另一端并與分束光纖相連接，所述調(diào)焦套能夠相對于耦合器本體發(fā)生移動，以實現(xiàn)對分束光纖的位置進(jìn)行微調(diào)，所述激光衍射分束器和第四平凸ZnSe透鏡依次裝設(shè)在耦合器本體的內(nèi)部并位于擴(kuò)束鏡與調(diào)焦套之間，所述激光衍射分束器和第四平凸ZnSe透鏡能夠?qū)⒔?jīng)過的激光聚焦成均布的且與分束光纖的纖芯數(shù)量相對應(yīng)的若干個焦點，從而分別耦合進(jìn)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(hù)套、光纖護(hù)套和7根用于進(jìn)行激光能量傳輸?shù)睦w芯，所述分束連接頭與耦合器相連接，所述分束護(hù)套與準(zhǔn)直聚焦刀頭相連接，所述光纖護(hù)套連接在分束連接頭與分束護(hù)套之間，所述纖芯從分束連接頭的內(nèi)部延伸至分束護(hù)套的內(nèi)部。

作為優(yōu)選的，所述準(zhǔn)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(shè)在聚焦筒的另一端，所述第二平凸ZnSe透鏡裝設(shè)在聚焦筒的內(nèi)部一端，所述第二平凹ZnSe透鏡裝設(shè)在透鏡架的內(nèi)部，所述鎖緊螺母裝設(shè)在聚焦筒的外壁上以調(diào)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(shè)在鏡頭的內(nèi)部以用于激光的聚焦。

作為優(yōu)選的，所述準(zhǔn)直聚焦刀頭上還裝設(shè)有用于保護(hù)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(nèi)設(shè)有用于及時抽走煙塵的凈化設(shè)備。

作為優(yōu)選的，所述準(zhǔn)直聚焦刀頭上還裝設(shè)有用于根據(jù)切割或清洗等要求對準(zhǔn)直聚焦刀頭的位置進(jìn)行移動的位置自動調(diào)節(jié)裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明設(shè)有陣列分束耦合裝置、分束光纖和準(zhǔn)直聚焦刀頭，陣列分束耦合裝置包括激光反射裝置、擴(kuò)束鏡和耦合器，擴(kuò)束鏡能夠把入射的二氧化碳激光進(jìn)行擴(kuò)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(nèi)的激光束的能量分布更均勻，耦合器能夠?qū)⒔?jīng)過擴(kuò)束鏡后的激光分束耦合進(jìn)分束光纖內(nèi)的每根纖芯，以進(jìn)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(xiàn)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(yīng)用于皮革、金屬薄板、3D工件等材料的切割，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)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發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明提供的光纖陣列分束傳輸裝置的剖面圖；

圖2是本發(fā)明提供的陣列分束耦合裝置的剖面圖；

圖3是本發(fā)明提供的激光反射裝置的剖面圖；

圖4是本發(fā)明提供的擴(kuò)束鏡的剖面圖；

圖5是本發(fā)明提供的耦合器的剖面圖；

圖6是本發(fā)明提供的激光衍射分束器和第四平凸ZnSe透鏡的光路圖；

圖7是本發(fā)明提供的分束光纖的剖面圖；

圖8是本發(fā)明提供的準(zhǔn)直聚焦刀頭的剖面圖；

圖9是本發(fā)明提供的帶有煙罩的準(zhǔn)直聚焦刀頭的剖面圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)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，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參考圖1，本發(fā)明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(zhǔn)直聚焦刀頭30，下面將結(jié)合附圖對本實施例的各個組成部分進(jìn)行詳細(xì)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(kuò)束鏡12和耦合器13，擴(kuò)束鏡12裝設(shè)在耦合器13的內(nèi)部一端，耦合器的一端13裝設(shè)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(zhǔn)直聚焦刀頭30相連接。

進(jìn)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(nèi)部。

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

如圖4所示，擴(kuò)束鏡12包括擴(kuò)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(shè)在擴(kuò)束鏡架121的內(nèi)部一端，第一平凸ZnSe透鏡123裝設(shè)在擴(kuò)束鏡架121的內(nèi)部另一端。

工作時，擴(kuò)束鏡12能夠把入射的二氧化碳激光進(jìn)行擴(kuò)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(kuò)束鏡12的擴(kuò)束倍率可根據(jù)實際需要進(jìn)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(diào)焦套133，擴(kuò)束鏡12裝設(shè)在耦合器本體131的內(nèi)部一端，調(diào)焦套133裝設(shè)在耦合器本體131的內(nèi)部另一端并與分束光纖20相連接，調(diào)焦套133能夠相對于耦合器本體131發(fā)生移動，以實現(xiàn)對分束光纖20的位置進(jìn)行微調(diào)，從而讓激光可以更好地耦合進(jìn)分束光纖20，微透鏡陣列132裝設(shè)在耦合器本體131的內(nèi)部并位于擴(kuò)束鏡12與調(diào)焦套133之間，微透鏡陣列132能夠?qū)⒔?jīng)過的激光聚焦成均布的且與分束光纖20的纖芯數(shù)量相對應(yīng)的若干個焦點，從而分別耦合進(jìn)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(jìn)行代替，從而降低產(chǎn)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(shè)在耦合器本體131的內(nèi)部并位于擴(kuò)束鏡12與調(diào)焦套133之間。

工作時，耦合器13能夠?qū)⒔?jīng)過擴(kuò)束鏡12后的激光分束耦合進(jìn)分束光纖20內(nèi)的每根纖芯23，以進(jìn)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(hù)套22、光纖護(hù)套24和用于進(jìn)行激光能量傳輸?shù)睦w芯23，分束連接頭21與耦合器13相連接，分束護(hù)套22與準(zhǔn)直聚焦刀頭30相連接，光纖護(hù)套24連接在分束連接頭21與分束護(hù)套22之間，纖芯23從分束連接頭21的內(nèi)部延伸至分束護(hù)套22的內(nèi)部。在本實施例中，較佳的，纖芯23的數(shù)量可以設(shè)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(jìn)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(jù)不同的需求選擇安裝不同數(shù)量的纖芯，可傳輸?shù)募す饽芰抗β室灿兴煌?，非本實施例為限?/p>

較佳的，光纖護(hù)套24的表面可覆蓋一層防油保護(hù)套，保護(hù)纖芯不受油氣污染。

如圖8所示，準(zhǔn)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(shè)在聚焦筒31的另一端，第二平凸ZnSe透鏡35裝設(shè)在聚焦筒31的內(nèi)部一端，第二平凹ZnSe透鏡36裝設(shè)在透鏡架33的內(nèi)部，鎖緊螺母32裝設(shè)在聚焦筒31的外壁上以調(diào)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(shè)在鏡頭34的內(nèi)部以用于激光的聚焦。

如圖9所示，準(zhǔn)直聚焦刀頭30上還可以裝設(shè)有用于保護(hù)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(dāng)光纖陣列分束傳輸裝置用于小型設(shè)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(hù)玻璃，產(chǎn)生的煙塵在加工過程中利用凈化設(shè)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(zhǔn)直聚焦刀頭30上還可以裝設(shè)有用于根據(jù)切割或清洗等要求對準(zhǔn)直聚焦刀頭的位置進(jìn)行移動的位置自動調(diào)節(jié)裝置。

綜上所述，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(yīng)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(kuò)大了應(yīng)用范圍。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明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發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。