[發(fā)明專利]高功率光纖激光器關(guān)鍵點(diǎn)保護(hù)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510732495.1
• 申請(qǐng)日: 2015-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106654812A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫偉;宮武鵬;薛宇豪;谷亮;董超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)兵器裝備研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H01S3/00
• 分類(lèi)號(hào): H01S3/00
• 代理公司: 中國(guó)船舶專利中心11026
• 代理人: 張東雁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是高功率光纖激光器關(guān)鍵點(diǎn)保護(hù)裝置，屬于光纖激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及高功率全光纖激光器領(lǐng)域。

技術(shù)背景

高功率全光纖激光器具有光束質(zhì)量好，轉(zhuǎn)換效率高，集成度高等優(yōu)勢(shì)在工業(yè)，軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)代工業(yè)加工和軍事戰(zhàn)術(shù)武器需要光纖激光器的輸出功率達(dá)到千瓦級(jí)以上乃至萬(wàn)瓦量級(jí)。

然而在千瓦級(jí)或更高功率的光纖激光器的生產(chǎn)需要突破很多的核心技術(shù)，如高功率核心器件的制備，關(guān)鍵發(fā)熱點(diǎn)的保護(hù)，返回光的保護(hù)，光電聯(lián)動(dòng)控制等，這些技術(shù)大多數(shù)為國(guó)外少數(shù)公司掌握，如IPG，羅芬，SPI等。國(guó)產(chǎn)高功率光纖激光器功率指標(biāo)要達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平必須掌握這一系列的關(guān)鍵技術(shù)。

高功率光纖激光器所采用的光纖具有比表面積大，散熱性能好的優(yōu)勢(shì)，但是一些關(guān)鍵點(diǎn)，如增益光纖與全光纖器件的熔點(diǎn)位置，由于其發(fā)熱量大，其發(fā)熱面積小，所以這些關(guān)鍵點(diǎn)的熱負(fù)載高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致光纖燒毀。一旦熔點(diǎn)位置燒毀，其中傳輸?shù)母吖β始す鈺?huì)沿著光纖快速的燒毀光纖，幾秒鐘的時(shí)間就可能將整個(gè)全光纖系統(tǒng)燒毀，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)給半導(dǎo)體激光器帶來(lái)不可逆損傷。一般雙包層光纖的氟化物涂覆層可承受的溫度只有80℃，超過(guò)這個(gè)溫度氟化物涂覆層會(huì)逐漸融化乃至燒毀。而熔點(diǎn)的涂覆層是熔接完成后再涂覆的，遠(yuǎn)不如未處理的雙包層光纖的涂覆層的一致性好，所以對(duì)于一些關(guān)鍵位置熔點(diǎn)的保護(hù)尤為重要。在高功率光纖激光器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)減少熔點(diǎn)個(gè)數(shù)，提高集成度，但是增益光纖與全光纖器件，全光纖器件之間存在熔點(diǎn)不可避免。如諧振腔中光纖光柵與增益光纖之間的熔點(diǎn)，光柵與泵浦合束器之間的熔點(diǎn)，放大器中泵浦合束器和增益光纖之間的熔點(diǎn)。由于高功率全光纖激光器在全封閉的光纖波導(dǎo)中傳輸激光，如光纖有任何一個(gè)點(diǎn)損壞，整個(gè)光纖激光器都無(wú)法工作乃至燒毀，風(fēng)險(xiǎn)高，損壞成本巨大。所以對(duì)其中的關(guān)鍵點(diǎn)的保護(hù)尤為重要。目前商業(yè)化的高功率光纖激光器中關(guān)鍵熔點(diǎn)經(jīng)過(guò)穩(wěn)定性測(cè)試以后直接裝機(jī)，對(duì)其中關(guān)鍵點(diǎn)在光纖激光器使用過(guò)程中的監(jiān)控很少。高功率光纖激光器在工業(yè)環(huán)境中使用時(shí)，會(huì)遇到震 動(dòng)，潮濕，濕度大等一系列不利因素，這些因素有可能會(huì)破壞其工作時(shí)的各個(gè)部分的熱平衡。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決技術(shù)背景中存在的問(wèn)題以及目前高功率全光纖器件存在的技術(shù)缺陷，提供一種高功率全光纖激光器中關(guān)鍵熔點(diǎn)保護(hù)裝置，使得高功率光纖激光器在使用過(guò)程中各關(guān)鍵熔點(diǎn)位置的運(yùn)行狀態(tài)可監(jiān)控，關(guān)鍵熔點(diǎn)位置溫度超出安全值達(dá)到警戒值時(shí)可及時(shí)自動(dòng)關(guān)斷激光電源保護(hù)光路。

高功率光纖激光器關(guān)鍵點(diǎn)保護(hù)裝置，包括一根光纖1，其上含一個(gè)熔點(diǎn)位置2，其特征在于，將導(dǎo)熱導(dǎo)光膠4包裹在以熔點(diǎn)位置2為中心的光纖1的周?chē)⒕鶆蚍植迹鼘?dǎo)熱導(dǎo)光膠4的光纖1一起安裝在散熱底板3上，在光纖1的一側(cè)的導(dǎo)熱導(dǎo)光膠4上方中間位置安裝有壓力傳感器5，在光纖1的另一側(cè)的導(dǎo)熱導(dǎo)光膠4上方一端、中間和另一端分別安裝第一微型溫度傳感器6、第二微型溫度傳感器7和第三微型溫度傳感器8，壓力傳感器5、第一微型溫度傳感器6、第二微型溫度傳感器7和第三微型溫度傳感器8分別與報(bào)警器9連接，報(bào)警器9又與激光電源控制器10連接。

在散熱底板(3)下表面安裝有冷卻水通道。

從技術(shù)方案看，本發(fā)明的有益效果是：

1、高功率光纖激光器關(guān)鍵點(diǎn)的保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)保護(hù)關(guān)鍵熔點(diǎn)，可以根據(jù)光纖輸出功率不同而制定不同的報(bào)警溫度值，一般不高于80℃。出現(xiàn)設(shè)定的警戒溫度值時(shí)報(bào)警器9會(huì)及時(shí)發(fā)送關(guān)斷電源指令到激光電源控制器10，能夠及時(shí)關(guān)斷激光電源，保護(hù)關(guān)鍵熔點(diǎn)避免熱負(fù)載損傷。

2、該保護(hù)裝置不但能夠提供及時(shí)的保護(hù)，而且還帶有潛在風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警作用，導(dǎo)熱導(dǎo)光膠4出現(xiàn)融化，壓力傳感器5會(huì)出現(xiàn)不為零數(shù)值，報(bào)警器9中會(huì)給出預(yù)警提示，以及時(shí)對(duì)其中出現(xiàn)的隱患給與排除。

3、該保護(hù)裝置集監(jiān)測(cè)和保護(hù)功能于一體，通過(guò)保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)光電聯(lián)動(dòng)控制，在激光出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)斷電保護(hù)，安全可靠。

4、該保護(hù)裝置可以并聯(lián)使用，可以對(duì)高功率全光纖激光器的所有關(guān)鍵點(diǎn)加以保護(hù)，將所有的關(guān)鍵熔點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)采集到報(bào)警器9中，進(jìn)行序號(hào)排列，根據(jù)顯示的數(shù)值可以知道對(duì)于哪個(gè)位置熔點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)監(jiān)控。

附圖說(shuō)明

圖1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式