激光光闸及激光器制造技术

本发明专利技术涉及激光器技术领域，公开了一种激光光闸及激光器，其中激光光闸包括激光输入接口、准直透镜、多个激光输出接口、多个耦合透镜以及多个光路切换组件；光路切换组件包括旋转反射镜和固定反射镜，多个旋转反射镜均通过对应的第一倾角调节机构安装于激光输入接口的入射光路上，每个固定反射镜通过对应的第二倾角调节机构安装于激光输出接口的出射光路上；旋转反射镜的旋转轴连接于旋转驱动机构，旋转驱动机构用于带动旋转反射镜在光路导通位置和光路断开位置之间切换。该激光光闸通过转动旋转反射镜实现光路切换，稳定性高，切换速度快，通过独立调节旋转反射镜和固定反射镜的倾角，无需再对耦合透镜进行偏转调节，降低了调节难度。

【技术实现步骤摘要】
激光光闸及激光器
本专利技术涉及激光器
，尤其涉及一种激光光闸及激光器。
技术介绍
6kW及以上高功率激光在汽车和新能源行业应用越来越多，其生产线对激光系统稳定性要求极高。尤其在动力电池行业，动力电池焊接材料以铝、铜为主，因而在激光加工过程中，激光器易受高反光影响，进而导致激光系统的故障几率提升，这也成为制约动力电池产线稳定生产的重大隐患。目前市场上使用的高功率光闸原理主要为，激光束通过准直镜准直、反射镜反射后射向聚焦镜，通过聚焦镜聚焦在传输光纤一端，光束在输出光纤内全反射传输至另一端输出。由于光纤纤芯直径极小，一般在数百微米以内，同时镜片加工误差、机械装配误差，导致激光束聚焦焦点部分甚至全部处于传输光纤纤芯之外，这种情况极易造成传输光纤损坏。因此需要对激光束聚焦焦点空间位置进行精准调节，以确保照射在输出光纤端面的聚焦光斑位于纤芯直径范围内。现有光闸基本采用同时调整聚焦镜的前后位置和偏转角度，来同步调整聚焦光斑直径以及在输出光纤端面的位置；由于加工误差、装配误差的存在，射向聚焦镜的光束无法与聚焦镜轴线完全重合，且在调节聚焦光斑直径的时候，会引起聚焦光斑在输出光纤端面的位置变化，该变化大小正比于射向聚焦镜的光束与聚焦镜轴线偏角；同时，在调节聚焦镜偏转角度调整聚焦光斑在输出光纤端面的位置的时候，也会引起聚焦光斑直径变化，该变化大小也正比于射向聚焦镜的光束与聚焦镜轴线偏角，这也就导致光闸使用时需要反复多次调节聚焦镜前后位置和偏转角度，对调试人员和使用人员都提出了极高的要求。而且集成聚焦镜前后位置调节和偏转角度调节的机械结构极其复杂，不利于长期工作稳定性。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种激光光闸及激光器，用以解决现有的激光光闸调节装置结构复杂、稳定性差、调试和使用难度大的问题。本专利技术实施例提供一种激光光闸，包括激光输入接口、准直透镜、多个激光输出接口、多个耦合透镜以及多个光路切换组件；所述光路切换组件包括相对设置的旋转反射镜和固定反射镜，多个所述旋转反射镜均通过对应的第一倾角调节机构安装于所述激光输入接口的入射光路上，每个所述固定反射镜通过对应的第二倾角调节机构安装于所述激光输出接口的出射光路上；所述准直透镜安装于所述激光输入接口的入射光路上，所述准直透镜用于将入射光束变为准直光束后投射至所述旋转反射镜；每个所述激光输出接口的出射光路上各设置一个所述耦合透镜，所述耦合透镜用于将所述准直光束汇聚后出射至所述激光输出接口；所述旋转反射镜的旋转轴连接于旋转驱动机构，所述旋转驱动机构用于带动所述旋转反射镜在光路导通位置和光路断开位置之间切换；所述固定反射镜用于在所述旋转反射镜位于所述光路导通位置时，将经过所述旋转反射镜反射的光束再次反射后，从所述激光输出接口出射。其中，还包括固定座，所述第一倾角调节机构包括至少三个第一调节件，所述旋转反射镜通过所述第一调节件安装于所述固定座，所述第一调节件可沿所述旋转反射镜的法线方向移动，以调节所述旋转反射镜的倾角。其中，所述第二倾角调节机构包括至少三个第二调节件，所述固定反射镜通过所述第二调节件安装于所述固定座，所述第二调节件可沿所述固定反射镜的法线方向移动，以调节所述固定反射镜的倾角。其中，所述旋转反射镜的法线和所述固定反射镜的法线的夹角在90°±3°之间或者180°±3°之间可调。其中，所述耦合透镜通过光束耦合机构安装于所述激光输出接口的出射光路上，所述光束耦合机构用于带动所述耦合透镜沿所述准直光束的传输方向移动，以调节聚焦光斑的直径。其中，所述准直光束在所述旋转反射镜上的投影为椭圆形光斑，所述旋转反射镜的尺寸大小与所述旋转反射镜的旋转角度之间满足如下关系式：其中，L为所述旋转反射镜的旋转轴的中心与所述椭圆形光斑的中心的距离，θ为所述旋转反射镜绕所述旋转轴转动的角度，W为所述旋转反射镜的宽度，R为所述准直光束的半径。其中，还包括激光吸收机构，所述激光吸收机构安装于所述激光输入接口的入射光路上，且所述激光吸收机构位于所述旋转反射镜背离所述激光输入接口的一侧。其中，还包括指示光发射机构，所述指示光发射机构安装于所述激光输出接口的出射光路上，且所述指示光发射机构位于所述固定反射镜背离所述激光输出接口的一侧。其中，所述旋转反射镜为全反镜或者分光镜；所述固定反射镜为全反镜。本专利技术实施例还提供一种激光器，包括如上述所述的激光光闸，还包括激光发生器，所述激光发生器的输出端连接于激光输入接口。本专利技术实施例提供的激光光闸及激光器，其中激光光闸通过转动旋转反射镜实现光路切换，稳定性高，切换速度快，可在数十毫秒时间内完成切换，且可实现一激多用，便于多工位操作，让用户在应用需求发生改变或是传输光纤发生损坏时，可以随时切换激光输出接口，提高了更换传输光纤的便捷性。且该激光光闸在切换光路时，还可以保持激光器的输出功率不变，多通道可独立操作互不影响，有助于提高对激光系统的保护。同时该激光光闸通过第一倾角调节机构和第二倾角调节机构来独立调节旋转反射镜和固定反射镜的倾角，无需再对耦合透镜进行偏转调节，大大降低了调节难度。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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本专利技术实施例中的一种两路输出的激光光闸在分时输出模式下的示意图；图2是图1中的两路输出的激光光闸在分时输出模式下切换光路后的示意图；图3是本专利技术实施例中的另一种两路输出的激光光闸在分能量输出模式下的示意图；图4是本专利技术实施例中的又一种两路输出的激光光闸在分时输出模式下的示意图；图5是本专利技术实施例中的一种四路输出的激光光闸在分时输出模式下的示意图；图6是本专利技术实施例中的另一种四路输出的激光光闸在分能量输出模式下的示意图；图7是本专利技术实施例中的旋转反射镜的旋转角度调节示意图；图8是本专利技术实施例中的旋转反射镜的倾角调节示意图；图9是本专利技术实施例中的一种旋转反射镜的结构示意图；图10是图9中的旋转反射镜的剖视图；图11是本专利技术实施例中的固定反射镜的倾角调节示意图；图12是本专利技术实施例中的一种固定反射镜和指示光发射机构的结构示意图；图13是本专利技术实施例中的一种指示光发射机构的结构示意图；图14是本专利技术实施例中的一种光束耦合机构的平面剖视结构示意图；图15是图14中的光束耦合机构的立体剖视结构示意图；图16是图14中的光束耦合机构的立体结构示意图；图17是图14中的光束耦合机构对光束进行耦合的原理示意图；图18是本专利技术实施例中的镜筒的结构示意图。附图标记说明：1、激光输入接口；21、第一激光输出接口；22、第二激光输出接口；23、第三激光输出接口；24本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光光闸，其特征在于，包括激光输入接口、准直透镜、多个激光输出接口、多个耦合透镜以及多个光路切换组件；所述光路切换组件包括相对设置的旋转反射镜和固定反射镜，多个所述旋转反射镜均通过对应的第一倾角调节机构安装于所述激光输入接口的入射光路上，每个所述固定反射镜通过对应的第二倾角调节机构安装于所述激光输出接口的出射光路上；所述准直透镜安装于所述激光输入接口的入射光路上，所述准直透镜用于将入射光束变为准直光束后投射至所述旋转反射镜；每个所述激光输出接口的出射光路上各设置一个所述耦合透镜，所述耦合透镜用于将所述准直光束汇聚后出射至所述激光输出接口；/n所述旋转反射镜的旋转轴连接于旋转驱动机构，所述旋转驱动机构用于带动所述旋转反射镜在光路导通位置和光路断开位置之间切换；所述固定反射镜用于在所述旋转反射镜位于所述光路导通位置时，将经过所述旋转反射镜反射的光束再次反射后，从所述激光输出接口出射。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光光闸，其特征在于，包括激光输入接口、准直透镜、多个激光输出接口、多个耦合透镜以及多个光路切换组件；所述光路切换组件包括相对设置的旋转反射镜和固定反射镜，多个所述旋转反射镜均通过对应的第一倾角调节机构安装于所述激光输入接口的入射光路上，每个所述固定反射镜通过对应的第二倾角调节机构安装于所述激光输出接口的出射光路上；所述准直透镜安装于所述激光输入接口的入射光路上，所述准直透镜用于将入射光束变为准直光束后投射至所述旋转反射镜；每个所述激光输出接口的出射光路上各设置一个所述耦合透镜，所述耦合透镜用于将所述准直光束汇聚后出射至所述激光输出接口；
所述旋转反射镜的旋转轴连接于旋转驱动机构，所述旋转驱动机构用于带动所述旋转反射镜在光路导通位置和光路断开位置之间切换；所述固定反射镜用于在所述旋转反射镜位于所述光路导通位置时，将经过所述旋转反射镜反射的光束再次反射后，从所述激光输出接口出射。


2.根据权利要求1所述的激光光闸，其特征在于，还包括固定座，所述第一倾角调节机构包括至少三个第一调节件，所述旋转反射镜通过所述第一调节件安装于所述固定座，所述第一调节件可沿所述旋转反射镜的法线方向移动，以调节所述旋转反射镜的倾角。


3.根据权利要求2所述的激光光闸，其特征在于，所述第二倾角调节机构包括至少三个第二调节件，所述固定反射镜通过所述第二调节件安装于所述固定座，所述第二调节件可沿所述固定反射镜的法线方向移动，以调节所述固定反射镜的倾角。


4.根据权利要求3所述的激光光闸，其特征在于，所述旋转反射镜的法线和所述固定反射镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明峰，李成，施建宏，周晚君，姚艳，严国鹏，邓力，闫大鹏，
申请(专利权)人：武汉锐科光纤激光技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42