大功率光纤激光器光纤头保护装置及温度性能优化方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光器技术领域，具体涉及一种大功率光纤激光器光纤头保护装置及温度性能优化方法，本发明专利技术的保护装置是一种在耦合器的内部放置一个温度传感器和一个光开关，在激光发射端放置功率调整装置的装置。光纤的耦合情况可通过耦合器的温度来判断，当大功率激光外泄时必然会导致耦合器温度上升，经过温度传感器采集温度信号后自动对发射功率进行调整，更精准控制使装置温度在目标温度以下，光纤头继续工作，同时避免光纤头被损坏。目标温度是耦合器装置的上限温度。当耦合器温度过大时，温度传感器可控制光开关关闭电路，并且对操作人员示警，可避免光纤头的烧坏。

【技术实现步骤摘要】
大功率光纤激光器光纤头保护装置及温度性能优化方法
本专利技术涉及激光器
，具体涉及一种大功率光纤激光器光纤头保护装置及温度性能优化方法。
技术介绍
光纤的连接需要使用光纤耦合器进行耦合，常见的光纤耦合器有FC、SC等形式。但是由于耦合器的制造工艺水平有限，不可避免出现某些损耗。当连接的两个光纤头出现轴向位移、连接间隔、倾斜错位或者截面不平整等情况时，就会导致激光溢出外泄。普通激光信号的损耗不会造成器件的损坏，一般都为信号的丢失和不稳定。而大功率激光器输出的光纤头在耦合时如果出现了严重的溢出外泄，则会直接导致光纤头发热。光纤头通常由陶瓷等材质制成，在高温下有可能被烧毁。光纤内径通常非常小，尤其单模光纤典型内径只有9um，一旦孔径位置有熔断或者碳化，会直接影响到激光的输出功率以及稳定性。这个专利技术的新颖性主要表现在，激光发射功率与光纤头的温度有着因果关系。现有技术就是提高光纤耦合器的制造精度，尽量保证两个光纤头的耦合，但良品率较低。正常购买的耦合器都需要反复筛选，能保证高质量耦合效率的耦合器比例很小。常规情况下大家不注意耦合器的质量，原因两个主要方面：1.常见光纤都不是针对大功率激光使用的，烧毁的现象很少。2.通常情况下，即使耦合器出现故障导致光纤头烧毁，也不过是损失两条光纤，成本较低。但是大功率光纤激光器的输出光纤头则不然，因为功率大，所以烧毁的情况时有发生，且激光器的输出光纤头是经过光纤直接连接激光器内部的，这个光纤是很难更换的。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种大功率光纤激光器光纤头保护装置及温度性能优化方法，本专利技术旨在当光纤头处存在激光外泄时，光纤头依然可以维持正常工作状态，最大优化性能，同时也避免大功率光纤激光器输出光纤头的损坏，通过功率设定装置对激光发射功率进行对应的调整。当激光发射功率设定被调整至较低水平时，此时整体的激光发射性能也会降低。所以为了提供效率，当满足光纤头的温度保持在温度阈值之下时，利用动态算法是一个最优选择。本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种大功率光纤激光器光纤头保护装置，包括保护装置，其特征在于：将光纤耦合在所述保护装置上，所述保护装置在耦合器的内部放置温度传感器和光开关，并在激光发射端放置功率调整装置；所述功率调整装置中的接收器将接收到的温度信号发送至处理器，处理器处理所接到的信号，并存储在存储器中的数据库中。优选的，所述存储器数据库中存储着当前温度和先前温度，采样器监控获取采样温度，并且检测温度触发事件以及在检测到温度触发时间时。优选的，所述温度触发事件是当前温度高于触发温度并且低于接触温度。优选的，所述保护装置利用功率限制单元保证光纤头的温度保持在目标限制内，其元件功率设定模块基于对应的功率限制调整元件的每一功率设定。优选的，所述的每一元件的功率设定被发送至当前功率模块，输出当前功率至总功率限制模块，每一元件产生的热量可被传感器检测到，传感器可获取不同的温度信息。优选的，当前温度高于配置的触发温度时，温度跃升较大，温度裕量较小，保护装置作出大的功率调整以快速降低温度。优选的，当前温度高于触发温度时，温度跃升小，功率设定轻微改变。激光发射功率由基于先前温度.当前温度,以及温度阈值动态关系所决定。在一个实施例中,激光发射功率限制单元从数据库获取当前温度和先前温度的数值。当检测到实时温度高于触发温度时，限制功率单元起到对应的调整作用。此时功率限制开始计算温度跃升以及温度裕量。一种光纤头的温度性能优化方法，所述优化方法使用权利要求1中的光纤头保护装置，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S1将光纤与保护装置耦合，并获取采样温度；S2检测温度触发事件；S3根据S2中的检测结果，依据当前温度、先前温度和目标温度，产生总功率限制表；S4根据S3的总功率限制表对每个元件进行功率限定设置；S5将功率设定维持在高等级，防止光纤头损坏。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术光纤的耦合情况可通过耦合器的温度来判断，当大功率激光外泄时必然会导致耦合器温度上升，经过温度传感器采集温度信号后自动对发射功率进行调整，更精准控制使装置温度在目标温度以下，光纤头继续工作，同时避免光纤头被损坏。目标温度是耦合器装置的上限温度。当耦合器温度过大时，温度传感器可控制光开关关闭电路，并且对操作人员示警，可避免光纤头的烧坏。2、为了保证光纤头的正常使用，所以需要将光纤头的温度最低要保持在目标温度以下，为了实现这个目的，所以需要对激光发射功率进行改变，也就是通过功率设定装置对激光发射功率进行对应的调整。当激光发射功率设定被调整至较低水平时，此时整体的激光发射性能也会降低。所以为了提供效率，当满足光纤头的温度保持在温度阈值之下时，利用动态算法是一个最优选择。3、本专利技术功率自动控制优化方法与传统的功率节流法的不同。在传统的激光发射传输过程中，一旦光纤头的制作工艺或者接法不当时，光纤头的温度会持续上升，激光发射功率保持不变，一段时间之后，光纤头温度就会超过温度阈值,由于温度过高以及光纤头的材质问题，光纤头极易损毁，即使发现光纤头温度超过温度阈值时，马上降低激光发射功率，此时光纤头的温度还会继续上升，仍有超过目标温度的风险，光纤头的损毁率也极高，此时一般只能停止激光发射传输工作。通过对比，这个专利技术在一个新颖性的方面，通过光纤头的温度与激光发射功率的关系，温度跃升和温度裕量来实时调整功率限制，更有效的进行功率自动控制。在本专利技术中的，当温度开始上升时，装置检查到大的温度跃升，尽管当前温度低于触发温度且温度裕量小于温度裕量阈值，大的温度跃升触发了功率自动控制进程，从而产生新的功率限制，并进行了相应调整功率设定，功率开始下降。功率减小后，温度需要时间下降。随着功率开始减小，温度增长变慢，最终趋于稳定，功率设定也变稳定。温度保持在目标温度一下，功率设定维持在较高等级，以最大化性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术激光发射功率调整装置的简化方框图；图2是本专利技术激光发射功率基于该光纤头温度而调整功率设定的示范性框图；图3是本专利技术光纤头的温度性能优化方法流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种大功率光纤激光器光纤头保护装置，包括保护装置，将光纤耦合在所述保护装置上，所述保护装置在耦合器的内部放置温度传感器和光开关，并在激光发射端放置功率调整装置；所述功率调整装置中的接收器将接收到的温度信号发送至处理器，处理器处理所接到的信号，并存储在存储器中的数据库中。如图一所示，功率调整装置中的接收器将接收到的温度信号发送至处理器，处理器处理所接到的信号，并存储在存储器中的数据库中。数据库中存储着当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率光纤激光器光纤头保护装置，包括保护装置，其特征在于：将光纤耦合在所述保护装置上，所述保护装置在耦合器的内部放置温度传感器和光开关，并在激光发射端放置功率调整装置；所述功率调整装置中的接收器将接收到的温度信号发送至处理器，处理器处理所接到的信号，并存储在存储器中的数据库中。

【技术特征摘要】
1.一种大功率光纤激光器光纤头保护装置，包括保护装置，其特征在于：将光纤耦合在所述保护装置上，所述保护装置在耦合器的内部放置温度传感器和光开关，并在激光发射端放置功率调整装置；所述功率调整装置中的接收器将接收到的温度信号发送至处理器，处理器处理所接到的信号，并存储在存储器中的数据库中。2.根据权利要求1所述的大功率光纤激光器光纤头保护装置，其特征在于：所述存储器数据库中存储着当前温度和先前温度，装置监控获取采样温度，并且检测温度触发事件，以及在检测到温度触发时间时，装置基于当前温度、先前温度和目标温度产生总功率限制。3.根据权利要求2所述的大功率光纤激光器光纤头保护装置，其特征在于：所述温度触发事件是当前温度高于触发温度并且低于接触温度。4.根据权利要求1所述的大功率光纤激光器光纤头保护装置，其特征在于：所述保护装置利用功率限制单元保证光纤头的温度保持在目标限制内，其元件功率设定模块基于对应的功率限制调整元件的每一功率设定。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝子强，王忠塬，刘蒙，詹伟达，唐雁峰，李锐，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22