中长波激光末段柔性传输装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种中长波激光末段柔性传输装置，实现将大功率中长波激光束引入到工件/生物内部。中长波激光末段柔性传输装置由关节臂、中长波激光捆扎光纤和中长波激光耦合变换器组成。其中，以关节臂作为传导大功率中长波激光波束的前半段，传输长度2‑3米；以硫化物/氟化物等透射中长波激光的捆扎光纤作为传导大功率中长波激光波束的后半段，长度约1米；通过中长波激光耦合变换器将关节臂与中长波激光捆扎光纤连接为一体，实现大功率中长波激光能量的最后1米柔性传输，为解决中长波大功率激光的柔性传输难题找到一条可行出路。

Mid long wave laser terminal flexible transmission device

The invention provides a flexible transmission device for the end stage of medium-long wave laser, which realizes introducing high-power medium-long wave laser beam into workpiece/biology. The flexible transmission device at the end of mid-long wave laser consists of a joint arm, a mid-long wave laser bundled optical fiber and a mid-long wave laser coupled converter. Among them, the articular arm is used as the first half of transmitting high-power medium-long wave laser beams, the transmission length is 2 3 meters; the bundled optical fibers transmitting medium-long wave laser beams, such as sulfide/fluoride, are used as the second half of transmitting high-power medium-long wave laser beams, the length is about 1 meter; and the articular arm and medium-long wave shock are transmitted by medium-long wave laser coupling converter. Optical bundled optical fibers are connected together to realize the last 1 m flexible transmission of high power medium and long wave laser energy. A feasible way is found to solve the problem of flexible transmission of medium and long wave high power laser.

【技术实现步骤摘要】
中长波激光末段柔性传输装置
本专利技术中长波激光末段柔性传输装置属于激光传输
，是一种适用于进入复杂工件内部实施激光加工，深入生物体内实施激光医疗的末段中长波激光末段柔性传输手段。
技术介绍
随着中长波激光器在激光加工与医学领域的日益广泛应用，越来越多的应用场合需要提供一种光纤输出样式，但遗憾的是多年来一致未能如愿，其原因主要在于：当今国内外新研的硫化物/氟化物光纤虽在中长波波段具有较好透射性能，但国内制作的中长波光纤主要用于超窄脉冲的非线性效应研究，未见有传输大能量/大功率中长波激光的报道。本课题组近期开展了国内硫化物光纤传输2微米大能量激光的摸底实验，表明其激光能量传输能力距使用要求还有很大差距。分析其原因，一是硫化物/氟化物光纤材料在2-3微米水激光波段的损耗较高，二是光纤纤芯偏细，由此导致单根光纤的激光能量传输能力受中长波红外光纤材料提纯与制造工艺诸多限制。遗憾的是，近期尚未见到有效之解决方法。众所周知，中长波激光加工/医疗用关节臂产品早已被广泛使用，不仅适合传导大功率激光，且可方便地改变激光的传输方向，除了难以进入狭小区域或生物体内以外，几乎成为目前传输大功率激光的最主要手段。本专利技术中长波激光末段柔性传输装置就是针对上述问题而提出的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种适用于进入复杂工件内部实施激光加工，深入生物体内实施激光医疗的末段中长波激光末段柔性传输手段。本专利技术中长波激光末段柔性传输装置是按下述方案实现的。中长波激光末段柔性传输装置由关节臂、中长波激光捆扎光纤和中长波激光耦合变换器组成。其中，以关节臂作为传导大功率中长波激光波束的前半段，传输长度2-3米；以硫化物/氟化物等透射中长波激光的捆扎光纤作为传导大功率中长波激光波束的后半段，长度约1米；通过中长波激光耦合变换器将关节臂与中长波激光捆扎光纤连接为一体，完成大功率中长波激光能量的最后1米柔性传输，实现中长波大功率激光的柔性进入。其中的关节臂，采用对中长波激光具有宽谱高反膜层的金属反射镜，以此实现对激光束的折转引导，由此将中长波大功率激光束传递到2-3米外的工件/生物附近；若需处理的是工件/生物体的表面，则仍可利用与关节臂原配的工具实施；若需深入到工件/生物体的内部，则可将关节臂的输出端插到中长波激光耦合变换器的输入端。中长波激光捆扎光纤，由7根以上硫化物/氟化物光纤捆扎而成，共同分担传输大功率激光能量的任务；中长波激光捆扎光纤的材料对中长波激光具有较高透过率，每根光纤的纤芯直径不小于400微米，适于传输数瓦的激光功率，光纤长度不少于1米，基本满足将大功率激光引到工件/生物内部的柔性传输长度要求；每根光纤的输入端成由粗到细的光锥状，光锥的粗端面用于接收大功率激光束，通过降低激光入射功率密度提高光纤端面抗激光损伤能力，并有助于与关节臂输出光斑的大小相匹配；光锥的细段面即为捆扎光纤，两者直径大小相当，通过熔接相连，以此引导大功率激光进入中长波激光捆扎光纤传输。中长波激光耦合变换器，采用中长波红外高透光学材质制作，是一种带有尾纤输出的中红外微透镜阵列；微透镜阵列的输入面接收关节臂输出的激光束，微透镜尾纤输出端与中长波激光捆扎光纤的输入端相连；中红外微透镜阵列将关节臂传递的圆形激光光斑变换成为多路分立光束，并分别由与之对应的多路尾纤输出；尾纤的输出段被加工成由细到粗的光锥形状，以与后续捆扎光束的输入端光锥粗面相连。附图说明图1中长波激光末段柔性传输装置总体框图图2中长波激光末段柔性传输装置部件示意图图3中长波激光耦合变换器示意图具体实施方案本专利技术中长波激光末段柔性传输装置的具体实施方案如下。为实现大功率中长波激光导入工件/生物内部的柔性传输方式，中长波激光末段柔性传输装置由关节臂1、中长波激光捆扎光纤2和中长波激光耦合变换器3组成。关节臂1作为传导大功率中长波激光能量的前半段，传输长度2-3米；硫化物/氟化物等透射中长波的激光捆扎光纤2作为传导大功率中长波激光能量的后半段，长度1米；中长波激光耦合变换器3连接关节臂与中长波激光捆扎光纤，实现大功率中长波激光能量最后1米的柔性传输。中长波激光末段柔性传输装置中的关节臂1可独立使用，中长波激光耦合变换器3则将关节臂1与中长波激光捆扎光纤2连为一体，将激光束引入到工件/生物内部。关节臂1选用现有中长波激光加工/医学常用的成熟产品，将中长波大功率激光束传递到从2-3米外的工件/生物附近；若需处理工件/生物表面，则利用与关节臂1原配工具实施；若需深入工件/生物内部，则将关节臂1输出端直接插入中长波激光耦合变换器3的输入接口，为后半段的光纤柔性传输提供被传递的激光束。中长波激光捆扎光纤2由7根以上硫化物/氟化物光纤捆扎而成，共同分担传输大功率激光能量的任务；中长波激光捆扎光纤2的材料对中长波激光具有较高透过率，每根光纤的纤芯直径不小于400微米，适于传输数瓦的激光功率，光纤长度不少于1米，基本满足将大功率激光引到工件/生物内部的柔性传输长度要求；每根光纤的输入端成由粗到细的光锥状，光锥粗面接收大功率激光束，通过降低激光入射功率密度，提高光纤端面抗激光损伤能力，并有助于与关节臂输出光斑的大小相匹配，光锥细面直径与捆扎光纤直径大小相当，两者之间通过熔接，实现大功率激光在中长波激光捆扎光纤中的传输。中长波激光耦合变换器3采用中长波红外高透光学材质制作，是一种带有尾纤输出的中红外微透镜阵列；它分别与关节臂1的激光输出端与中长波激光捆扎光纤2的输入端结构相连，将大功率中长波激光能量传递到所需位置；中红外微透镜阵列首先将关节臂1传递的圆形激光光斑变换成多路分立光束，然后由与之对应的多路尾纤输出；尾纤的输出段被加工成由细到粗的光锥形状，以便与后续捆扎光束输入端的光锥粗面熔接。由此实现对大功率中长波激光的前段关节臂与后段柔性捆扎光纤的一体化输出。本专利技术中长波激光末段柔性传输装置的优点是：1、充分发挥关节臂与传能光纤一硬、一软各自的激光传输技术优势，利用前者解决2/3传输距离的激光能量传递，利用后者解决最后1米的激光能量传递，最大限度减少光纤传输带来的能量损失。2、所专利技术的中长波激光耦合变换器，巧妙利用带尾纤输出的微透镜阵，以较简单的形式实现从均匀园光斑到多路分立光纤传输通道的转换与耦合。3、以中长波激光捆扎光纤作为进入工件/生物内部的传导介质，通过适当改变捆扎光束输出端的布阵方式，为最终光斑的输出样式提供了多种选择方案。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术涉及一种中长波激光末段柔性传输装置，以实现将大功率中长波激光束引入到工件/生物内部。中长波激光末段柔性传输装置由关节臂、中长波激光捆扎光纤和中长波激光耦合变换器组成。其中，以关节臂作为传导大功率中长波激光波束的前半段，传输长度2‑3米；以硫化物/氟化物等透射中长波激光的捆扎光纤作为传导大功率中长波激光波束的后半段，长度约1米；通过中长波激光耦合变换器将关节臂与中长波激光捆扎光纤连接为一体，完成大功率中长波激光能量的最后1米柔性传输，实现中长波大功率激光的柔性进入。

【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种中长波激光末段柔性传输装置，以实现将大功率中长波激光束引入到工件/生物内部。中长波激光末段柔性传输装置由关节臂、中长波激光捆扎光纤和中长波激光耦合变换器组成。其中，以关节臂作为传导大功率中长波激光波束的前半段，传输长度2-3米；以硫化物/氟化物等透射中长波激光的捆扎光纤作为传导大功率中长波激光波束的后半段，长度约1米；通过中长波激光耦合变换器将关节臂与中长波激光捆扎光纤连接为一体，完成大功率中长波激光能量的最后1米柔性传输，实现中长波大功率激光的柔性进入。2.权利要求1中的关节臂采用对中长波激光具有宽谱高反膜层的金属反射镜，以此实现对激光束的折转引导，由此将中长波大功率激光束传递到2-3米外的工件/生物附近；若需处理的是工件/生物体的表面，则仍可利用与关节臂原配的工具实施；若需深入到工件/生物体的内部，则可将关节臂的输出端插到中长波激光耦合变换器的输入端。3.权利要求1中的中长波激光捆扎光纤由7根以上硫化物/氟化物光纤捆扎而成，共...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜大勇，韩龙，侯晓帆，肖林，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：北京华夏光谷光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11