[实用新型]一种具有输出光路和出光功率检测功能的水冷式易拆洗激光输出头

说明书

本实用新型公开的一种具有输出光路和出光功率检测功能的水冷式易拆洗激光输出头,其包括金属内套筒,在金属内套筒内设置有模式剥离单元、扩束单元和光纤；带有水路接口的金属外套筒,金属外套筒套在金属内套筒的外表面上，金属外套筒的内表面与金属内套筒外表面上的冷却水导流槽形成冷却水通路；内部设置有光敏热敏传感器的可拆分插销,可拆分插销插入金属内套筒的第二端中；光纤与扩束单元光路连接再依次穿过模式剥离单元、可拆分插销。本实用新型中的激光输出头分成内外两个金属套筒,重要而脆弱的传输光纤，扩束单元和模式剥离单元均被封装在输出头的金属内套筒中,在冷却管路发生堵塞时,可以方便地拆卸清洗而不用担心内部光学单元被破坏。

技术领域

本实用新型涉及光纤激光技术领域，特别涉及一种具有输出光路和出光功率检测功能的水冷式易拆洗激光输出头,该激光输出头可以应用于激光切割，激光焊接，和激光淬火技术。

背景技术

光纤激光器因为有着较高的能量转换效率,较好的稳定性和工作寿命等优点，在近些年来被广泛应用于科研和工业领域。这些领域应用的需要使得光纤激光器的输出功率被不断地提高。对于大功率光纤器而言，因为传输光纤的出端面的功率密度非常高,任何微小的缺陷和污染都会导致光纤损毁, 所以大功率的光纤激光器的传输光纤并不能直接同准直聚焦单元相连，末端须要连接带有扩束功能的输出头(EP0619508)。

为了提高输出光斑质量，当前主流输出头内部都带有模式剥离器，用于剥离包层中的残留泵浦光和其他高阶模。包层光剥离过程伴随着热量的产生, 如不及时排走,累积的热量可能会导致光纤损毁。为了可靠地排除这些热量, 之前的方式(EP0910810)是直接将冷却水通入输出头，让其冲刷输出头内壁，这个时候光纤同冷却水直接接触没有任何隔离。这种方式可以有效地带走热量,但是却有着非常显著的缺陷:水流的波动可能导致光纤抖动,影响输出光斑的稳定性，在极端情况下水流可能冲断光纤。此外如果水质不干净就会导致污染物在光纤表面沉积,在脱模过程中可能导致光纤温度局部过高。针对这些问题,后续的方法是将冷却水同光纤隔离的方式,光纤同冷却水之间被透明的介质隔离(CN205353412U),包层光透过透明介质被外部金属管壁吸收产生热量，然后热量再被冷却水带走的方式。

大功率激光束在光纤内传播时的能量密度非常大,当光路出现问题断路或者损伤时,故障点位置的光能量吸收率剧烈增加,导致光纤的故障点被熔毁,然后整根光纤就像一端被点了火的导火索一样从故障点开始向泵浦源方向熔毁(或者是形成一个个空腔)。光纤激光器的输出头作为激光束输出端, 在此位置增加一个光路检测装置作为激光开启之前的保险措施,可以有效地预防上述问题。

发明内容：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对在先技术的不足，提供了一种具有光路和出光功率检测功能的水冷式大功率光纤激光输出头。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种具有输出光路和出光功率检测功能的水冷式易拆洗激光输出头,其包括:

一个金属内套筒,在所述金属内套筒内设置有模式剥离单元、扩束单元和光纤；

一个带有水路接口的金属外套筒,所述金属外套筒套在所述金属内套筒的外表面上，所述金属外套筒的内表面与所述金属内套筒外表面上的冷却水导流槽形成冷却水通路；

一个内部设置有光敏热敏传感器的可拆分插销,所述可拆分插销插入所述金属内套筒的第二端中；

所述光纤与所述扩束单元光路连接再依次穿过所述模式剥离单元、可拆分插销。

在本实用新型的一个优选实施例中，还包括一尾管，所述尾管得一端与所述金属外套筒连接，用以将所述金属内套筒与所述金属外套筒锁紧在一起并用以封闭所述金属外套筒与所述金属内套筒之间的冷却水通路，所述尾管的另一端连接一铠装的输出光纤，所述铠装的输出光纤与穿过尾管的光纤通过光路连接。