一种高功率光纤激光器安全监测方法及装置制造方法及图纸

一种高功率光纤激光器安全监测方法，其包括如下步骤：S1、搭建监测通道，用于监测输出端和正向合束器回光端(一般是合束器的悬空臂)；S2、搭建监测系统，所述监测系统包括红光指示部分、光谱监测部分、波形监测部分、热像仪监测部分、功率计监测部分；S3、建立监测指标，用于建立光纤激光器正常运行下的指标，包括静态指标和动态指标。

【技术实现步骤摘要】
一种高功率光纤激光器安全监测方法及装置
本专利技术涉及光纤激光器监测
，特别涉及一种高功率光纤激光器安全监测方法及装置。
技术介绍
高功率光纤激光器的工作状态的安全监测主要有两种方法，一种是通过功率计监测功率异常，一种是通过热像仪观察光纤及其器件的表面温度。或者两种方法结合起来观察，以判断光纤激光器的工作状态是否存在异常。但是在很多情况下，有源光纤是埋在水冷槽中，并且周围是涂满导热硅脂的，此外，光纤器件如光栅，合束器，或者CPS等都具有封装结构，这些因素导致其内部温度难以观察，而表面温度无法提前预知异常，这个时候热像仪就显得无能为力了。除了少数情况下激光器的异常可以通过功率异常来反映外，大多数情况下激光器都是突然崩溃的，功率上是不会有征兆的，并且功率计无法精细地反映出功率轻微波动。因此单纯地通过功率计和者热像仪是难以全面地监测激光器的工作状态的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种高功率光纤激光器安全监测方法及装置。一种高功率光纤激光器安全监测方法，其包括如下步骤：S1、搭建监测通道，用于监测输出端和正向合束器回光端；S2、搭建监测系统，所述监测系统包括红光指示部分、光谱监测部分、波形监测部分、热像仪监测部分、功率计监测部分；S3、建立监测指标，用于建立光纤激光器正常运行下的指标，包括静态指标和动态指标。在本专利技术所述的高功率光纤激光器安全监测方法中，还包括如下步骤：S4、通过对比数据库指标和观察监测指标的状态和数值来提前判断光纤激光器是否异常。在本专利技术所述的高功率光纤激光器安全监测方法中，所述步骤S1包括：在输出端先加一个45度高反镜，在高反镜透射一端放置n根两端切割平角的无芯光纤，组成n条监测通道，然后通过改变无芯光纤和信号接收光纤的角度来调整接收信号的强弱，即为输出端的监测通道。在本专利技术所述的高功率光纤激光器安全监测方法中，所述步骤S2中搭建红光指示部分包括：在回光端较远处放置一块平面镜，与回光端成45度角，将氦氖激光器的激光通过45度反射镜反射进入回光端光纤；在输出端已经搭好的监测通道中选择一路，接上可以监测可见光的光谱仪，完成搭建红光指示部分。在本专利技术所述的高功率光纤激光器安全监测方法中，所述步骤S2中搭建光谱监测部分包括：在搭建好的监测通道中再选择一路，接上高精度光谱仪作为第一路输入信号，然后再用一路信号接收光纤对着45度反射镜30度或者60度方向，然后再接上光谱仪作为第二路输入信号。在本专利技术所述的高功率光纤激光器安全监测方法中，所述步骤S2中搭建波形监测部分包括：在搭建好的监测通道中再选择一路，成角度打入到光电探头信号接收光纤中，然后光电探头输出的信号接入到示波器中，做为第一路输入信号，然后再用一路信号接收光纤对着45度反射镜60度或者30度方向，然后接入到示波器作为第二路输入信号。在本专利技术所述的高功率光纤激光器安全监测方法中，所述步骤S4中通过对比数据库指标和观察监测指标的状态和数值来提前判断光纤激光器是否异常包括：在光纤激光器异常时进行提示并关机。本专利技术还提供一种高功率光纤激光器安全监测装置，其包括输出光纤、高反镜、功率计、两路无芯光纤、光纤激光器、反射镜、信号接收光纤、氦氖激光器、示波器、热像仪、光谱仪；反射镜设置在光纤激光器离其回光端预设距离处；氦氖激光器发射红光经过准直后经过反射镜进入到光纤激光器回光端，然后通过光纤激光器到达输出光纤处输出，经过高反镜进入到无芯光纤；将一路无芯光纤作为监测红光的监测通道；将信号接收光纤中红光信号接收光纤接入到光谱仪中；将信号接收光纤与氦氖激光器发射光线配置成一定角度，调整其角度使得接收到的信号光达到预设强度；将作为回光端监测波形的信号接收光纤以及激光输出的波形监测的信号接收光纤接入示波器中；热像仪用于观测光纤激光器表面的温度是否异常；功率计用于观测光纤激光器的功率是否发生异常。在本专利技术所述的高功率光纤激光器安全监测装置中，高反镜的高反值为99.5％-99.95％。在本专利技术所述的高功率光纤激光器安全监测装置中，所述无芯光纤为250-400微米的无芯光纤。实施本专利技术提供的高功率光纤激光器安全监测方法及装置与现有技术相比具有以下有益效果：通过监测输出端和回光端的光谱和波形和红光损耗情况反映出光纤激光器的内部信息，再配合功率计和热像仪等传统手段更加全面的监测光纤激光器的工作状态。具有安全，实施简单等优点。首先通过光谱情况可以反映出残余泵浦光或激光功率，光栅工作状态，LD波长漂移，激光光谱展开以及吸收过程和波长锁定过程等等，示波器可以反映出功率轻微抖动或波动以及总功率大小等，红光指示则可以一定程度反映出光纤纤芯损耗情况或涂覆的高温变性情况，以及光暗化等过程。再配合热像仪关键点的监测，和功率计的示数可以更加全面可靠的监测光纤激光器工作状态，更加科学合理的判断激光器是否存在异常。较好的解决了热像仪无法观察器件内部情况和功率计无法提前预知异常状况及反应缓慢等缺点。附图说明图1是本专利技术实施例的搭建监测通道的示意图；图2是本专利技术实施例的搭建监测系统的示意图；图3是本专利技术实施例的监测系统的原理图。具体实施方式如图1所示，为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术实施例的高功率光纤激光器安全监测方法实施方式为：首先搭建输出端的监测通道，如图1所示，1为输出光纤，2为对激光高反(反射率99.5％-99.95％)的高反镜，3为功率计，输出激光从1输出，绝大部分经过高反镜进入功率计，只有极少部分光经过2透射进入到无芯光纤4和5(即监测通道)中。无芯光纤4和5需要靠的尽量近以接收足够多的信号光。接着就是搭建监测系统。首先就是搭建红光指示部分，如图2所示，6为光纤激光器或者放大器，7为光纤激光器6的泵浦输入，8为激光器的回光端，10为反射镜，12为氦氖激光器，首先在回光端8较远处(距离一定要足够大)放一个较小的45度反射镜10,氦氖激光器(内部自带准直)12发射红光经过反射镜10进入到光纤激光器6的回光端，然后通过光纤激光器6到达1处输出，经过2(仅对激光高反)进入到无芯光纤4或5即监测通道中。然后选其中一根无芯光纤4作为监测红光的监测通道，11,13,16,17为信号接收光纤，16为红光信号接收光纤，16接入到光谱仪14中，9为光线。在光谱仪14中观察红光光谱。接着就是搭建光谱监测系统，如图2所示，11为回光信号接收光纤，8为回光端。11信号光纤与氦氖激光器发射光线按如图2所示方式成一定角度，调整其角度使得接收到的信号光不至于太强。11接入到光谱仪14中，通过光谱仪14监测其回光光谱。然后是波形监测部分，13为回光端监测波形的信号接收光纤，17为激光输出的波形监测的信号接收光纤，15为示波器，17和13都接入到示波器15中，监测输出和回光端的波形。最后就是配合常见的热像仪和功率计，观测光纤激光器6表面的温度和功率的异常。其整体结构示意图如图3所示。监测指标的建立：如表1所示，列出了常见的几种安全监测指标，监测指标分为功率计示数，热像仪温度，光谱仪14指标和示波器15指标等四大类。在搭建好的安全监测系统平台上，通过大量安全情况下的实验，观察在不同功率下各指标正常的状态和数值，建立相应的安全指标数据库。建本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率光纤激光器安全监测方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、搭建监测通道，用于监测输出端和正向合束器回光端；S2、搭建监测系统，所述监测系统包括红光指示部分、光谱监测部分、波形监测部分、热像仪监测部分、功率计监测部分；S3、建立监测指标，用于建立光纤激光器正常运行下的指标，包括静态指标和动态指标。

【技术特征摘要】
1.一种高功率光纤激光器安全监测方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、搭建监测通道，用于监测输出端和正向合束器回光端；S2、搭建监测系统，所述监测系统包括红光指示部分、光谱监测部分、波形监测部分、热像仪监测部分、功率计监测部分；S3、建立监测指标，用于建立光纤激光器正常运行下的指标，包括静态指标和动态指标。2.如权利要求1所述的高功率光纤激光器安全监测方法，其特征在于，还包括如下步骤：S4、通过对比数据库指标和观察监测指标的状态和数值来提前判断光纤激光器是否异常。3.如权利要求1所述的高功率光纤激光器安全监测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：在输出端先加一个45度高反镜，在高反镜透射一端放置n根两端切割平角的无芯光纤，组成n条监测通道，然后通过改变无芯光纤和信号接收光纤的角度来调整接收信号的强弱，即为输出端的监测通道。4.如权利要求1所述的高功率光纤激光器安全监测方法，其特征在于，所述步骤S2中搭建红光指示部分包括：在回光端较远处放置一块平面镜，与回光端成45度角，将氦氖激光器的激光通过45度反射镜反射进入回光端光纤；在输出端已经搭好的监测通道中选择一路，接上可以监测可见光的光谱仪，完成搭建红光指示部分。5.如权利要求4所述的高功率光纤激光器安全监测方法，其特征在于，所述步骤S2中搭建光谱监测部分包括：在搭建好的监测通道中再选择一路，接上高精度光谱仪作为第一路输入信号，然后再用一路信号接收光纤对着45度反射镜30度或者60度方向，然后再接上光谱仪作为第二路输入信号。6.如权利要求5所述的高功率光纤激光器安全监测方法，其特征在于，所述步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：李进延，贺兴龙，廖雷，邢颍滨，陈益沙，张芳芳，李海清，戴能利，彭景刚，杨旅云，刘茵紫，
申请(专利权)人：华中科技大学鄂州工业技术研究院，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42