[發(fā)明專利]一種溫區(qū)可控的激光加熱源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210043153.5
• 申請(qǐng)日: 2012-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN102540340A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王廷云;郭強(qiáng);陳娜;高芳芳;藍(lán)魯剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/255
• 分類號(hào): G02B6/255;C03B37/025
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明述及一種溫區(qū)可控的激光加熱源，屬光電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

激光器不僅是現(xiàn)代光通信不可缺少的工具，隨著大功率激光器的不斷發(fā)展，其還可作為一種環(huán)保、高效、清潔的加熱源來使用。尤其在光學(xué)器件熱加工中用途越來越廣泛，例如，大功率激光器可以對(duì)光纖預(yù)制棒進(jìn)行熱熔融拉制出光纖，也可對(duì)光纖進(jìn)行熱熔融拉制出錐形光纖器件等。

目前對(duì)光纖器件進(jìn)行熱加工的熱源主要有兩種：

（1）采用氣體火焰加熱。選用氫氣或天然氣等可燃?xì)怏w，配以氧氣助燃作為加熱源。該方式成本低，熱效率較高，但氣流存在擾流會(huì)造成加熱區(qū)的溫場(chǎng)不穩(wěn)定從而影響加熱效果。另外，由于燃?xì)庠谥苽溥^程中存在雜質(zhì)，雜質(zhì)燃燒后會(huì)附著在熱加工的器件上會(huì)對(duì)器件性能造成很大影響。

（2）采用電加熱方式。通常選用石墨材料制成發(fā)熱電極，通電后使其發(fā)熱形成熱區(qū)。這種方式的溫場(chǎng)相對(duì)控制較為穩(wěn)定。但石墨材料本身在高溫時(shí)極易氧化燃燒，為避免石墨發(fā)熱體的消耗大多通入氬氣等惰性氣體作為保護(hù)氣，這又增加氣流的擾流。石墨發(fā)熱體加工成型后其熱區(qū)范圍也就固定成型，因此，加熱區(qū)域是不可變的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決光器件加工尤其是光纖器件制作中的熱源問題，提供一種溫區(qū)可控的激光加熱源。該裝置可靠性高、操作簡單、工作穩(wěn)定、熱區(qū)范圍可控且不會(huì)對(duì)器件造成污染，可為光纖預(yù)制棒或光纖等需要熱加工的工藝提供加熱源支持。用于加熱不同材料、不同幾何形狀的光纖預(yù)制棒，形成可精確控制的熔融溫區(qū)，以滿足拉制各種高性能特種光纖的需求。同時(shí)利用該熱源溫度場(chǎng)分布精確可控的特點(diǎn)，還可以對(duì)光纖進(jìn)行后續(xù)的熱處理和熱加工等。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種溫區(qū)可控的激光加熱源，包括一個(gè)錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)、若干套45°反射鏡控制系統(tǒng)、一個(gè)錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)和大功率激光器；所述錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)位于激光加熱源的頂部；所述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)位于激光加熱源的中部；所述45°反射鏡控制系統(tǒng)位于所述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)內(nèi)側(cè)；所述大功率激光器發(fā)射的激光依次入射到所述一個(gè)錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)上、所述若干套45°反射鏡控制系統(tǒng)上、所述一個(gè)錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)上，最后反射會(huì)聚到加熱區(qū)的被加熱物。

上述錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)為中空錐形環(huán)結(jié)構(gòu)，采用金屬材質(zhì)或光學(xué)玻璃，外側(cè)面為拋光或鍍高反射光學(xué)薄膜，錐體母線夾角為45°。

上述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)為中空錐形環(huán)結(jié)構(gòu)，采用金屬材質(zhì)或光學(xué)玻璃，內(nèi)側(cè)面為拋光或鍍高反射光學(xué)薄膜，錐體母線夾角為任意角度分別對(duì)應(yīng)不同的加熱區(qū)域。

上述45°反射鏡控制系統(tǒng)包括45°反射鏡和電控五維調(diào)整架，所述45°反射鏡采用膠結(jié)或螺絲固定在所述電控五維調(diào)整架上，通過控制所述電控五維調(diào)整架的方位改變所述大功率激光器入射的激光的光路在加熱區(qū)形成不同尺寸的溫區(qū)，所述45°反射鏡控制系統(tǒng)的個(gè)數(shù)與大功率激光器入射的激光的光路數(shù)相同。

上述大功率激光器入射的激光通過分束器分成兩路或多路激光束。

本發(fā)明的工作原理：

大功率激光器通過分束器分成若干束激光入射到幾個(gè)不同功能的反射鏡經(jīng)反射后最終會(huì)聚到加熱區(qū)加熱物上，并在加熱物上形成高溫區(qū)對(duì)其進(jìn)行高溫熔融熱加工。溫區(qū)的可控是通過45°反射鏡電控系統(tǒng)在三維空間的調(diào)節(jié)改變會(huì)聚光路，實(shí)現(xiàn)會(huì)聚區(qū)域即高溫加熱區(qū)的長度控制。更換不同錐體母線夾角的錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)可實(shí)現(xiàn)高溫區(qū)域激光會(huì)聚角度的變化，從而也可實(shí)現(xiàn)高溫區(qū)的溫場(chǎng)變化。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：?

（1）可靠性高，操作簡單；

（2）高溫區(qū)穩(wěn)定，加熱溫區(qū)無污染；

（3）溫場(chǎng)可變，調(diào)節(jié)靈活能夠方便的制作不同要求的光纖器件。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是45°反射鏡控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；?

圖3是加熱溫區(qū)的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例并結(jié)合附圖說明如下：

如圖1所示，一種溫區(qū)可控的激光加熱源，包括一個(gè)錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)1、若干套45°反射鏡控制系統(tǒng)2、一個(gè)錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)3和大功率激光器4；所述錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)1位于激光加熱源的頂部；所述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)3位于激光加熱源的中部；所述45°反射鏡控制系統(tǒng)2位于所述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)3內(nèi)側(cè)；所述大功率激光器4發(fā)射的激光6依次入射到所述一個(gè)錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)1上、所述若干套45°反射鏡控制系統(tǒng)2上、所述一個(gè)錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)3上，最后反射會(huì)聚到加熱區(qū)5的被加熱物51。