一种激光输出光缆制造技术

本发明专利技术实施例提供的激光输出光缆，主要包括：在光路上依次连接的传能光纤，连接激光输出头和激光切割头的激光切割头连接器；所述激光输出头包含有端帽；所述激光切割头连接器中至少设置有一个空间光阑；所述空间光阑的通光孔径是基于虚拟出光点与所述空间光阑之间的距离以及激光器输出光束通过所述端帽后的发散角确定的；所述虚拟出光点是基于所述端帽确定的。本发明专利技术实施例提供的激光输出光缆，通过在位于切割头准直单元和激光输出头之间的激光切割头连接器中增设空间光阑，用于滤除大于通光孔径的部分光束，特别是光斑的拖尾部分，使得喷嘴受到的附带热效应大幅度下降，有效的改善了切割效果，保障了激光设备的安全运行。

【技术实现步骤摘要】
一种激光输出光缆
本专利技术涉及光学
，尤其涉及一种激光输出光缆。
技术介绍
激光加工在工业制造领域已展现独特的优势，而近几年光纤激光器因其较好的光束质量，柔性介质输出，高稳定性以及较低的加工成本，使其在激光加工市场异军突起。随着光纤激光器市场的扩大，光纤激光器的最高输出功率也在迅速提高。随着功率的提升，尤其是突破万瓦达到数万瓦输出激光后，光纤激光器在切割领域的一些不足之处开始展现，例如：多模激光器切割厚板时，在被切割板材的几个切割面条纹深度不一致；在使用大离焦的时候，切割头喷嘴剧烈发热变形，甚至烧毁等。有鉴于此，亟需设计一种轻量化及更安全可靠的激光输出光缆，以有效的滤除输出光缆输出的激光中的拖尾激光或者杂散光，以实现高质量、高安全的切割。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种激光输出光缆，通过在光路中增设空间光阑，对输出激光中的杂散光进行滤除，在有效的提高了输出激光的质量的同时，降低了输出头的温度。具体地，本专利技术实施例提供一种激光输出光缆，传能光纤，连接激光输出头和激光切割头的激光切割头连接器；所述激光输出头包含有端帽；所述激光切割头连接器中至少设置有一个空间光阑；所述空间光阑的通光孔径是基于虚拟出光点与所述空间光阑之间的距离以及激光器输出光束通过所述端帽后的发散角确定的；所述虚拟出光点是基于所述端帽确定的。可选地，所述空间光阑中设置有贯穿的第一渐扩孔；所述激光器输出光束沿第一渐扩孔的径向线射入至所述第一渐扩孔的大径端，并由所述第一渐扩孔的小径端射出。可选地，本专利技术实施例提供的激光输出光缆，所述第一渐扩孔的小径端的通光孔径的计算公式为：D＝2×tanθ×L；其中，D为所述第一渐扩孔的小径端的通光孔径；θ为激光器输出光束通过所述端帽后的发散角；L为所述虚拟出光点距离所述空间光阑的距离；所述第一渐扩孔的大径端的通光孔径小于所述切割头连接器的通光孔径。可选地，在所述空间光阑的内壁中部设置有至少一圈环形吸光槽；所述环形吸光槽向所述光路方向倾斜预设角度。可选地，在所述环形吸光槽两侧的锥面上和/或所述空间光阑的内壁上，设置有内凹结构或消光螺纹，并敷设有吸光材料。可选地，所述空间光阑还包括在所述光路上设置的第二渐扩孔；所述第二渐扩孔的小径端与所述第一渐扩孔的小径端重合；所述第二渐扩孔的内壁设置有内凹结构或消光螺纹，并敷设有吸光材料。可选地，所述准直单元的入射光焦点与所述虚拟出光点重合；所述空间光阑与所述切割头连接器是一体成型结构。可选地，在所述空间光阑的外壁设置有多水道翅片的散热结构。可选地，本专利技术实施例提供的激光输出光缆，还包括连接筒，所述连接筒的为中空结构；所述空间光阑与所述连接筒通过紧定螺钉连接构成空间光阑单元；在所述连接筒表面设置有进出水口，并在所述进出水口设置有水冷接头；所述空间光阑单元与所述激光输出头可拆卸连接。可选地，本专利技术实施例提供的激光输出光缆，还包括设置于所述切割头连接器的锁紧螺母；所述锁紧螺母内部设置有内螺纹，用于与所述激光输出头的外螺纹匹配连接；在所述激光输出头靠近所述切割头连接器的一端设置有卡销，在所述切割头连接器的主控件上设置有与所述卡销对应的插销孔。本专利技术实施例提供的激光输出光缆，通过在位于切割头准直单元和激光输出头之间的激光切割头连接器中增设空间光阑，用于滤除大于通光孔径的部分光束，特别是光斑的拖尾部分，使得喷嘴受到的附带热效应大幅度下降，有效的改善了切割效果，保障了激光设备的安全运行。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逐一简单地介绍，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实施例内容。图1是本专利技术实施例提供的各种光束的能量分布及有效光斑的示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种激光输出光缆的工作原理示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种空间光阑内部结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种空间光阑的工作原理示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种激光器输出光束斑的不同能量百分比对应的发散角示意图；图6是本专利技术实施例提供的一种集成空间光阑连接器的内部结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种空间光阑的水道结构示意图；图8是本专利技术实施例提供的一种空间光阑单元的结构示意图；图9是本专利技术实施例提供的一种在连接器中集成了空间光阑的输出光缆的结构示意图；图10是本专利技术实施例提供的一种万瓦级高功率输出光缆的结构示意图；图11是本专利技术实施例提供的一种简化后的集成有空间光阑的输出光缆的结构示意图；图12是本专利技术实施例提供的一种连接方式简化后的万瓦级高功率输出光缆的结构示意图；图13是本专利技术实施例提供的一种切割头主体件的结构示意图；图14是本专利技术实施例提供的一种锁紧螺母的结构示意图；其中，201-激光切割头；202-切割头连接器；203-激光输出头；204-空间光阑；205-喷嘴；206-被加工板材；401-端帽；402-传能光纤；403-虚拟出光点；204-空间光阑；405-激光器输出原始光斑能量分布；406-经过空间光阑后的光斑能量分布；511-万瓦级高功率输出头；512-具有空间光阑功能的新型输出光缆；519-第一渐扩孔；516-卡销；517-激光输出头的外螺纹；520-环形吸光槽；521-空间光阑的小径端；522-第二渐扩孔；523-连接筒的外螺纹；524、525-密封件；527-空间光阑的水道结构；528-连接筒；529-空间光阑单元；530-水冷接头；531-锁紧螺母；533-激光切割头主体件；534-槽口；535-锁紧螺母的内螺纹；536-插销孔；537-连接器；538-集成空间光阑的连接器。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。目前对于光纤激光器来说，板材切割是其重要应用市场，同时对万瓦激光需求最大。在实际应用中，尤其是高功率激光切割应用中，被切割的材质具有一定的损伤阈值，这就意味着只有能量密度达到一定强度才能实现较好的切割。图1是本专利技术实施例提供的各种光束的能量分布及有效光斑的示意图，对于不同模式的光束，其能量密度与光斑直径之间的关系是不同的。例如：定义总能量的86.5％直径为a，总能量为100％的光斑直径为A，如图1中的(a)部分所示，对于高斯光束的光斑来说A≈2a，这表明其中心到边缘的能量强度是逐渐变化，但变化较为平缓；如图1中的(b)部分所示，平顶光束的光斑来说A≈a，这表明其中心到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光输出光缆，包括在光路上依次连接的传能光纤，连接激光输出头和激光切割头的激光切割头连接器；所述激光输出头包含有端帽；/n其特征在于：所述激光切割头连接器中至少设置有一个空间光阑；/n所述空间光阑的通光孔径是基于虚拟出光点与所述空间光阑之间的距离以及激光器输出光束通过所述端帽后的发散角确定的；/n所述虚拟出光点是基于所述端帽确定的。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光输出光缆，包括在光路上依次连接的传能光纤，连接激光输出头和激光切割头的激光切割头连接器；所述激光输出头包含有端帽；
其特征在于：所述激光切割头连接器中至少设置有一个空间光阑；
所述空间光阑的通光孔径是基于虚拟出光点与所述空间光阑之间的距离以及激光器输出光束通过所述端帽后的发散角确定的；
所述虚拟出光点是基于所述端帽确定的。


2.根据权利要求1所述的激光输出光缆，其特征在于，所述空间光阑中设置有贯穿的第一渐扩孔；
所述激光器输出光束沿所述第一渐扩孔的径向线射入至所述第一渐扩孔的大径端，并由所述第一渐扩孔的小径端射出。


3.根据权利要求2所述的激光输出光缆，其特征在于，
所述第一渐扩孔的小径端的通光孔径的计算公式为：
D＝2×tanθ×L；
其中，D为所述第一渐扩孔的小径端的通光孔径；θ为激光器输出光束通过所述端帽后的发散角；L为所述虚拟出光点距离所述空间光阑的距离；
所述第一渐扩孔的大径端的通光孔径小于所述切割头连接器的通光孔径。


4.根据权利要求2所述的激光输出光缆，其特征在于，在所述空间光阑的内壁中部设置有至少一圈环形吸光槽；所述环形吸光槽向所述光路方向倾斜预设角度。


5.根据权利要求4所述的激光输出光缆，其特征在于，在所述环形吸光槽两侧的锥面上和/或所述空...

【专利技术属性】
技术研发人员：李榕，赵文利，沈翔，雷星，施建宏，黄中亚，宋梁，鲁晓聪，李成，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