[發(fā)明專利]大功率光纖激光器光纖頭保護裝置及溫度性能優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811347117.1
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109449725A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝子強;王忠塬;劉蒙;詹偉達;唐雁峰;李銳
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/067;H01S3/10;G02B6/42
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11572
• 代理人: 段宇

本發(fā)明涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大功率光纖激光器光纖頭保護裝置及溫度性能優(yōu)化方法，本發(fā)明的保護裝置是一種在耦合器的內(nèi)部放置一個溫度傳感器和一個光開關(guān)，在激光發(fā)射端放置功率調(diào)整裝置的裝置。光纖的耦合情況可通過耦合器的溫度來判斷，當(dāng)大功率激光外泄時必然會導(dǎo)致耦合器溫度上升，經(jīng)過溫度傳感器采集溫度信號后自動對發(fā)射功率進行調(diào)整，更精準(zhǔn)控制使裝置溫度在目標(biāo)溫度以下，光纖頭繼續(xù)工作，同時避免光纖頭被損壞。目標(biāo)溫度是耦合器裝置的上限溫度。當(dāng)耦合器溫度過大時，溫度傳感器可控制光開關(guān)關(guān)閉電路，并且對操作人員示警，可避免光纖頭的燒壞。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大功率光纖激光器光纖頭保護裝置及溫度性能優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

光纖的連接需要使用光纖耦合器進行耦合，常見的光纖耦合器有FC、SC等形式。但是由于耦合器的制造工藝水平有限，不可避免出現(xiàn)某些損耗。

當(dāng)連接的兩個光纖頭出現(xiàn)軸向位移、連接間隔、傾斜錯位或者截面不平整等情況時，就會導(dǎo)致激光溢出外泄。普通激光信號的損耗不會造成器件的損壞，一般都為信號的丟失和不穩(wěn)定。而大功率激光器輸出的光纖頭在耦合時如果出現(xiàn)了嚴(yán)重的溢出外泄，則會直接導(dǎo)致光纖頭發(fā)熱。光纖頭通常由陶瓷等材質(zhì)制成，在高溫下有可能被燒毀。光纖內(nèi)徑通常非常小，尤其單模光纖典型內(nèi)徑只有9um，一旦孔徑位置有熔斷或者碳化，會直接影響到激光的輸出功率以及穩(wěn)定性。這個發(fā)明的新穎性主要表現(xiàn)在，激光發(fā)射功率與光纖頭的溫度有著因果關(guān)系。

現(xiàn)有技術(shù)就是提高光纖耦合器的制造精度，盡量保證兩個光纖頭的耦合，但良品率較低。正常購買的耦合器都需要反復(fù)篩選，能保證高質(zhì)量耦合效率的耦合器比例很小。常規(guī)情況下大家不注意耦合器的質(zhì)量，原因兩個主要方面：1.常見光纖都不是針對大功率激光使用的，燒毀的現(xiàn)象很少。2.通常情況下，即使耦合器出現(xiàn)故障導(dǎo)致光纖頭燒毀，也不過是損失兩條光纖，成本較低。但是大功率光纖激光器的輸出光纖頭則不然，因為功率大，所以燒毀的情況時有發(fā)生，且激光器的輸出光纖頭是經(jīng)過光纖直接連接激光器內(nèi)部的，這個光纖是很難更換的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種大功率光纖激光器光纖頭保護裝置及溫度性能優(yōu)化方法，本發(fā)明旨在當(dāng)光纖頭處存在激光外泄時，光纖頭依然可以維持正常工作狀態(tài)，最大優(yōu)化性能，同時也避免大功率光纖激光器輸出光纖頭的損壞，通過功率設(shè)定裝置對激光發(fā)射功率進行對應(yīng)的調(diào)整。當(dāng)激光發(fā)射功率設(shè)定被調(diào)整至較低水平時，此時整體的激光發(fā)射性能也會降低。所以為了提供效率，當(dāng)滿足光纖頭的溫度保持在溫度閾值之下時，利用動態(tài)算法是一個最優(yōu)選擇。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種大功率光纖激光器光纖頭保護裝置，包括保護裝置，其特征在于：將光纖耦合在所述保護裝置上，所述保護裝置在耦合器的內(nèi)部放置溫度傳感器和光開關(guān)，并在激光發(fā)射端放置功率調(diào)整裝置；所述功率調(diào)整裝置中的接收器將接收到的溫度信號發(fā)送至處理器，處理器處理所接到的信號，并存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)庫中。

優(yōu)選的，所述存儲器數(shù)據(jù)庫中存儲著當(dāng)前溫度和先前溫度，采樣器監(jiān)控獲取采樣溫度，并且檢測溫度觸發(fā)事件以及在檢測到溫度觸發(fā)時間時。

優(yōu)選的，所述溫度觸發(fā)事件是當(dāng)前溫度高于觸發(fā)溫度并且低于接觸溫度。

優(yōu)選的，所述保護裝置利用功率限制單元保證光纖頭的溫度保持在目標(biāo)限制內(nèi)，其元件功率設(shè)定模塊基于對應(yīng)的功率限制調(diào)整元件的每一功率設(shè)定。

優(yōu)選的，所述的每一元件的功率設(shè)定被發(fā)送至當(dāng)前功率模塊，輸出當(dāng)前功率至總功率限制模塊，每一元件產(chǎn)生的熱量可被傳感器檢測到，傳感器可獲取不同的溫度信息。

優(yōu)選的，當(dāng)前溫度高于配置的觸發(fā)溫度時，溫度躍升較大，溫度裕量較小，保護裝置作出大的功率調(diào)整以快速降低溫度。

優(yōu)選的，當(dāng)前溫度高于觸發(fā)溫度時，溫度躍升小，功率設(shè)定輕微改變。