用于大功率激光传输的传能光缆制造技术

提供一种用于大功率激光传输的传能光缆，其包括传能光纤，该光纤的一端嵌入第一接头，其另一端嵌入第二接头，其光传输段部分包有金属套。第一接头包括金属管、分别密封该金属管两端的透明玻璃端帽和金属板、固定在金属板上的玻璃导管、穿过金属管和玻璃导管管壁的进水管、穿过金属管管壁的出水管、以及设置在金属管外壁中的温度传感器，并且其中一些部件上覆盖有光吸收材料。传能光纤的一端沿着金属管轴线穿过金属板延伸并与透明玻璃端帽耦合。温度传感器和/或包在光纤的光传输段部分的金属套连接到控制器上，使得当温度传感器所探测到的温度值大于第一预定阈值或当所述金属套的电阻大于第二预定阈值时，控制器切断激光器的输出。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光传输
，具体说，涉及一种用于大功率激光传输的传能光缆。
技术介绍
随着大功率激光技术的发展，大功率激光在工业加工、武器装备和医疗器械等方面的应用越来越引人注目。大功率激光的传输问题是大功率激光应用方面的关键问题之一。传能光缆是解决这一问题的主要途径。目前，现有的传能光缆最大可以传输平均功率在千瓦量级的激光。这样大功率的激光在传能光缆中的光纤芯中传输时会产生很高的热量，有可能损坏传能光缆并造成安全事故。为了减小大功率激光在传能光缆中产生的热量从而避免损坏传能光缆，在传能光缆中采用了各种措施进行散热。例如，德国Trumpf公司的LLK-B传能光缆对光缆的纤芯包层进行磨砂处理，使得未耦合到纤芯内的光在传输到包层一空气界面时散射到空气中，从而避免了被光缆中的涂覆层吸收而引起温度升高以至烧坏光缆。但由于纤芯包层的表面积较小，因而光散射并不充分。还有一些传能光纤或包含在光纤激光器中的光纤通过在纤芯周围配置复杂的水冷装置进行散热，例如在中国专利公开号2343598、公开号1523384、公开号101640364、公开号201294327等专利文献中所公开的。另外，美国专利No. 5497442公开了一种用于传输大功率激光的传能光缆的缆芯结构，其中，使用包在纤芯外的金属层构成该光缆的工作状况监测电路。但目前多采用化学镀的方法在纤芯外形成金属层，此类方法制作工艺复杂并且具有化学污染，不利于降低成本和保护环境。
技术实现思路
为了获得具有充分散热能力的传能光缆以传输大功率激光，同时为了降低传能光缆的制作成本并提高传能光缆的使用安全性，需要一种结构简单、使用安全并有很强散热能力的传能光缆来传输大功率激光。本技术的目的在于提供一种用于大功率激光传输的传能光缆，该传能光缆不仅成本低、使用安全，而且能充分散热以保证该传能光缆长时间连续地传输大功率激光。为了实现上述目的，本技术提供一种用于大功率激光传输的传能光缆，该传能光缆包括一段传能光纤，该段传能光纤的一端嵌入与激光器出射端耦合的第一传能光纤接头中，该段传能光纤的另一端嵌入第二传能光纤接头中，该段传能光纤的所述两端之外的光传输段部分的周围包有金属套。所述第一传能光纤接头包括金属管；密封地固定在该金属管的一端端口中的透明玻璃端帽；密封地固定在该金属管的另一端端口中的金属板；固定在所述金属板的面对所述透明玻璃端帽的一侧上并且平行于所述金属管轴线延伸的玻璃导管；靠近所述金属板的面对所述透明玻璃端帽的一侧的表面且穿过所述金属管管壁和所述玻璃导管管壁的进水管；靠近所述金属板的面对所述透明玻璃端帽的一侧的表面且穿过所述金属管管壁的出水管；以及设置在所述金属管外壁中的温度传感器。同时，所述传能光纤的所述一端沿着所述金属管的轴线穿过所述金属板并在所述玻璃导管内部延伸， 该一端的端面与所述透明玻璃端帽耦合，所述传能光纤的所述一端的位于所述透明玻璃端帽和所述金属板之间的部分紧密地套有光散射管。另外，所述温度传感器和/或包在所述传能光纤的所述两端之外的光传输段部分的周围的所述金属套连接到控制器上，使得当所述温度传感器所探测的温度的值大于第一预定阈值或当所述金属套的电阻大于第二预定阈值时，所述控制器切断所述激光器的输出。优选地，所述透明玻璃端帽的与所述激光器出射端耦合的一端的端面可以镀有防反射膜，所述透明玻璃端帽的与所述传能光纤耦合的一端的侧表面可以进行磨砂处理。优选地，在所述第一传能光纤接头中的所述金属板的面对所述透明玻璃端帽的一侧还可以设置有玻璃板，该玻璃板可以与所述金属板紧密接触，并且该玻璃板的与所述金属板紧密接触的表面可以进行磨砂处理，所述玻璃导管可以通过与该玻璃板结合而固定在所述金属板上。优选地，所述光散射管可以由玻璃管制成，该光散射管可以通过粘合剂与所述传能光纤的包层粘合，并且该光散射管的外壁可以进行磨砂处理。优选地，在所述光散射管的外壁、所述玻璃导管的内壁和外壁、所述金属板的面对所述透明玻璃端帽的一侧的壁以及所述金属管的内壁中的一个或多个壁上可以覆盖有用于吸收一个或多个波长范围内的光的光吸收材料。或者，优选地，在所述光散射管的外壁、 所述玻璃导管的内壁和外壁、所述玻璃板的与所述金属板接触的壁以及所述金属管的内壁中的一个或多个壁上可以覆盖有用于吸收一个或多个波长范围内的光的光吸收材料。优选地，所述光吸收材料可以包括一层或多层光吸收材料。另外，优选地，包在所述传能光纤的所述两端之外的光传输段部分的周围的所述金属套可以包括套在所述传能光纤上的第一金属套和套在所述第一金属套上的第二金属套，并且所述第一金属套和所述第二金属套之间可以填充有电绝缘材料，所述第二金属套与所述第一传能光纤接头的所述金属管的所述另一端可以固定连接。再者，优选地，所述第二传能光纤接头的结构可以与所述第一传能光纤接头的结构相同，并且所述第二传能光纤接头和所述传能光纤的所述另一端的结合方式可以与所述第一传能光纤接头和所述传能光纤的所述一端的结合方式相同。进一步优选地，所述第二传能光纤接头上的温度传感器可以连接到所述控制器上，使得当该温度传感器所探测的温度大于第三预定阈值时，该控制器可以切断所述激光器的输出。如上所述，在本技术所述的用于大功率激光传输的传能光缆中，采用光散射管增大纤芯包层的散射体积或面积并对透明玻璃端帽的侧表面、纤芯包层的外表面和光散射管的外表面进行磨砂处理增大未耦合进纤芯的激光的散射，从而使这些光不会聚集于一点而产生高温；采用玻璃板/金属板将该传能光缆的耦合端与光传输段隔开，使得所述耦合端中的未耦合进纤芯的激光不会照射在光传输段的光缆上；通过在光散射管的外壁、玻璃导管的内壁和/或外壁、所述金属板或玻璃板的壁、以及所述金属管的内壁中的一个或多个壁上覆盖用于吸收一个或多个波长范围内的光的光吸收材料，在各处分散吸收激光的散射光，从而降低热的聚集；利用金属管、透明玻璃端帽、玻璃板/金属板构成空腔并利用玻璃导管作引导使水流充分地带走聚集在传能光纤接头内的热量；利用温度传感器、包在所述传能光纤的两端之外的光传输段部分的周围的金属套以及控制器构成温度监视单元，以保证当传能光缆中的温度太高时切断激光器的输出，从而保证了该传能光缆的安全使用。附图说明图1是本技术的一个实施例所述的用于大功率激光传输的传能光缆的光耦合端和光传输段的结构的剖视图；图2是图1中的用于大功率激光传输的传能光缆的光耦合端的结构放大图；以及图3是本技术的一个实施例所述的用于大功率激光传输的传能光缆中的传能光纤和光散射管的结构示意图。具体实施方式下面将参考附图来描述本技术所述的用于大功率激光传输的传能光缆的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本技术的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出， 并且相同的附图标记表示相同的部分。本技术所述的用于大功率激光传输的传能光缆包括一段传能光纤，该段传能光纤的一端嵌入与激光器出射端耦合的第一传能光纤接头中，从而构成该传能光缆的光耦合端，该段传能光纤的另一端嵌入第二传能光纤接头中，从而形成该传能光缆的光输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王智勇，史元魁，谭祺瑞，许并社，陈玉士，曹银花，王有顺，
申请(专利权)人：山西飞虹激光科技有限公司，北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：