一種激光切割光纖裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種激光切割光纖裝置，包括激光器、反射鏡組、整形單元、聚焦單元、電氣控制單元、光纖固定夾具和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。光纖固定夾具安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，所述反射鏡組包括設(shè)置在激光光束光路上的第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡。所述激光器產(chǎn)生的激光光束經(jīng)過第一反射鏡、第二反射鏡分散后經(jīng)過整形單元改變光束的形狀，得到所需要條狀光斑，光束再經(jīng)過整形單元后改變光路方向，經(jīng)過聚焦單元將光束聚焦，光纖固定夾具位于聚焦單元下方，電氣控制單元與激光器、冷水機(jī)及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)連接。本實(shí)用新型采用非接觸式切割，可有效減少人為因素的影響，提高切割效率；另外本裝置使用壽命長(zhǎng)，適合大批量生產(chǎn)，還可減少切割后的研磨時(shí)間。
【專利說明】一種激光切割光纖裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種激光切割光纖裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前切光纖的方法有各種各樣，大多都是采用機(jī)械刀具進(jìn)行切割，都是直接和光纖接觸式切割，容易造成光纖端面受壓力崩裂，機(jī)械刀具使用壽命短，需要經(jīng)常更換刀片，成本高；而且端面需要很長(zhǎng)時(shí)間研磨，人工成本高。而采用國(guó)外的激光切光纖設(shè)備非常昂貴，費(fèi)用都非常高，切割之后還需要另外檢測(cè)光纖，而當(dāng)前對(duì)光纖使用量大，傳統(tǒng)的單一的切光纖方法效率低，不能滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、切割光纖效率高的激光切割光纖裝置，可以適應(yīng)當(dāng)前對(duì)光纖使用量大、要求高的場(chǎng)合。
[0004]一種激光切割光纖裝置，包括激光器、反射鏡組、整形單元、聚焦單元、電氣控制單元、光纖固定夾具和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，用于固定光纖的光纖固定夾具安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，所述反射鏡組包括設(shè)置在激光光束光路上的第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡，所述激光器產(chǎn)生的激光光束經(jīng)過第一反射鏡、第二反射鏡分散后經(jīng)過整形單元改變光束的形狀，得到所需要條狀光斑，光束再經(jīng)過整形單元后改變光路方向，經(jīng)過聚焦單元將光束聚焦，光纖固定夾具位于聚焦單元下方，電氣控制單元與激光器、冷水機(jī)及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)連接。
[0005]如上所述的激光切割光纖裝置，所述整形單元包括螺紋旋紐裝置及安裝在螺紋旋紐裝置上的第一柱面鏡和第二柱面鏡，螺紋旋紐裝置可以調(diào)節(jié)第一柱面鏡和第二柱面鏡之間距離。
[0006]如上所述的激光切割光纖裝置，第一柱面鏡為凸面鏡，長(zhǎng)25毫米，寬25毫米，焦距為76暈米；第二柱面鏡為凹面鏡，長(zhǎng)25暈米,寬25暈米,焦距為38.1暈米。
[0007]如上所述的激光切割光纖裝置，所述聚焦單元包括調(diào)節(jié)螺桿及安裝在調(diào)節(jié)螺桿上的聚焦鏡片和保護(hù)鏡片，保護(hù)鏡片安裝在聚焦鏡片下面，聚焦鏡片的焦距為80nm，用于通過聚焦的方法產(chǎn)生預(yù)定強(qiáng)度激光分布的光束。
[0008]如上所述的激光切割光纖裝置，還包括設(shè)置在光纖固定夾具上方的CXD檢測(cè)單元，所述CCD檢測(cè)單元包括放大鏡組、顯示器及檢測(cè)單元,檢測(cè)單元安裝在放大鏡組上面，顯示器安裝在機(jī)器側(cè)面，顯示器、放大鏡組與檢測(cè)單元通過信號(hào)線連接。
[0009]如上所述的激光切割光纖裝置，還包括冷水機(jī)，冷水機(jī)用于對(duì)激光器提供冷卻水，保持激光器恒溫。
[0010]本實(shí)用新型采用非接觸式切割，用平臺(tái)運(yùn)動(dòng)方法一次進(jìn)行多根光纖切割，可有效減少人為因素的影響，提高切割效率；另外本裝置使用壽命長(zhǎng)，適合大批量生產(chǎn)，還可減少切割后的研磨時(shí)間。由于激光光束穩(wěn)定，光質(zhì)量穩(wěn)定，發(fā)出高能短脈沖能量的激光能很平整的切斷光纖，切面平切割端面效果好，不會(huì)因?yàn)榱Φ淖饔脤?duì)光纖造成損傷?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型激光切割光纖裝置的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型激光的外光路的傳輸示意圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型整形單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4是本實(shí)用新型聚焦單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖5是本實(shí)用新型冷水機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖6是采用本實(shí)用新型切光纖的示意圖；
[0017]圖7是本實(shí)用新型光纖固定夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:I一激光器，2—反射鏡組，3—整形單元，4一聚焦單元，5—冷水機(jī)，6— CXD檢測(cè)單元，7—電氣控制單元，8—光纖固定夾具，9一運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，10—光纖，11 一激光光束，2a—第一反射鏡,2b一第二反射鏡，2c一第二反射鏡，2d一第四反射鏡,31一第一柱面鏡，32—第二柱面鏡，33一螺紋旋紐裝置，41一調(diào)節(jié)螺桿，42—聚焦鏡片，43—保護(hù)鏡片，71—液晶操作屏。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合本實(shí)用新型中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0020]請(qǐng)參考圖1，本實(shí)用新型一種激光切割光纖裝置包括激光器1、反射鏡組2、整形單元3、聚焦單元4、冷水機(jī)5、CCD檢測(cè)單元6、電氣控制單元7、光纖固定夾具8和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9。
[0021]請(qǐng)進(jìn)一步參考圖2及圖7，所述光纖固定夾具8用于固定光纖10，光纖固定夾具8安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9上，冷水機(jī)5 (如圖5所示)用于對(duì)激光器I提供冷卻水，保持激光器I恒溫在25°C，從激光器I的后面左側(cè)位置進(jìn)冷卻水，后面右側(cè)位置出水，形成一個(gè)冷卻循環(huán)通道。
[0022]所述激光器I所產(chǎn)生激光光束為波長(zhǎng)為10600nm、平均功率為150W的高能短脈沖光束，其脈寬在3-lOOOms范圍內(nèi)，峰值有效功率為250W，最大的單脈沖能量輸出可達(dá)200mJ,發(fā)散角度小于5mrad。所述反射鏡組2b包括設(shè)置在激光光束光路上的第一反射鏡2a、第二反射鏡2b、第三反射鏡2c、第四反射鏡2d，第一反射鏡2a、第二反射鏡2b、第三反射鏡2c、第四反射鏡2d按一定的規(guī)律和方向排列，形成足夠的長(zhǎng)度的光程,每個(gè)反射鏡之間的距離是特定的，使激光經(jīng)過反射鏡后，形成一個(gè)比較大的光斑。
[0023]所述激光光束經(jīng)過第一反射鏡2a、第二反射鏡2b分散后經(jīng)過整形單元3改變光束的形狀。如圖3所示，所述整形單元3包括螺紋旋紐裝置33及安裝在螺紋旋紐裝置33上的第一柱面鏡31和第二柱面鏡32，螺紋旋紐裝置33可以調(diào)節(jié)第一柱面鏡31和第二柱面鏡32之間距離，通過調(diào)節(jié)兩個(gè)柱面鏡之間的距離到一定值，激光從柱面鏡出來，形成一個(gè)特定分布的光斑。其中，第一柱面鏡31為凸面鏡,長(zhǎng)25暈米，寬25暈米,焦距為76暈米；第二柱面鏡32為凹面鏡，長(zhǎng)25暈米,寬25暈米,焦距為38.1暈米。
[0024]根據(jù)折射原理，光束以一定的角度入射到第一柱面鏡31和第二柱面鏡32中，方向?qū)l(fā)生改變，根據(jù)兩面鏡片位移量調(diào)節(jié)形成不同的形狀的光束分布，得到所需要條狀光斑(長(zhǎng)9毫米，寬2毫米左右)，光束再經(jīng)過第三反射鏡2c、第四反射鏡2d后改變光路方向，發(fā)散光路，經(jīng)過聚焦單元4將光束聚焦，沿著激光發(fā)射的方向形成0.2毫米以上焦深的焦點(diǎn)光斑，使得分布的焦點(diǎn)光斑大于光纖10的直徑。
[0025]請(qǐng)參考圖4，所述聚焦單元4包括調(diào)節(jié)螺桿41、聚焦鏡片42和保護(hù)鏡片43，聚焦鏡片42和保護(hù)鏡片43安裝在調(diào)節(jié)螺桿41上，調(diào)節(jié)螺桿41的作用是調(diào)節(jié)聚焦鏡片42到切割的光纖的距離，保證聚焦的焦點(diǎn)作用在光纖上。保護(hù)鏡片43安裝在聚焦鏡片42下面，保護(hù)聚焦鏡，防止外部的灰塵粘在聚焦鏡片42上，激光發(fā)射時(shí)損傷鏡片。聚焦鏡片42的焦距為80nm，通過聚焦的方法產(chǎn)生預(yù)定強(qiáng)度激光分布的光束，所述預(yù)定強(qiáng)度分布光束為高斯光束分布。
[0026]由于激光具有高密度的能量，迅速把光纖10的材質(zhì)汽化掉，不影響其他區(qū)域；由于激光有方向性，一直向一個(gè)方向切割下去，通過調(diào)節(jié)激光器I的參數(shù)，可解決激光對(duì)不在光束范圍內(nèi)的光纖的影響。由于采用固定的光路，所有的光學(xué)鏡片都固定在一個(gè)結(jié)構(gòu)上，光路一次調(diào)好后，后期的光路不會(huì)發(fā)生變化，每次在切割光纖時(shí)的能量、形狀、光束質(zhì)量都一樣，每次切割的光纖都是一樣的平面，并且在一個(gè)方向成平直的條形的光束11以設(shè)定的角度產(chǎn)生穿過光纖10的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(如圖6所示)，切完固定在光纖固定夾具8上的光纖10后，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)10的運(yùn)動(dòng)把下一根光纖送到切割位置進(jìn)行切割，同時(shí)CXD檢測(cè)單元6進(jìn)行拍照檢測(cè)，直接檢測(cè)出端面的角度和切割質(zhì)量，完成切割。
[0027]電氣控制單元7與激光器1、冷水機(jī)5、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9連接，電氣控制單元包括一個(gè)液晶操作屏71及與液晶操作屏71連接的控制板，液晶操作屏71用于對(duì)控制上述與電氣控制單元7連接的設(shè)備的開關(guān)及激光器I的參數(shù)與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9的運(yùn)動(dòng)參數(shù)等的設(shè)置；所述控制板設(shè)有PLC和各電子器件，控制激光器I的參數(shù)、脈寬、頻率、脈沖個(gè)數(shù)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9的運(yùn)動(dòng)方向。
[0028]所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)9由半閉環(huán)系統(tǒng)的伺服電機(jī)和絲桿組成，安裝在聚焦單元4的下方。
[0029]所述CXD檢測(cè)單元6包括放大鏡組、顯示器及檢測(cè)單元，檢測(cè)單元安裝在放大鏡組上面，顯示器安裝在機(jī)器側(cè)面，顯示器、放大鏡組與檢測(cè)單元通過信號(hào)線連接。其工作原理是:放大鏡組把光纖放大成像，檢測(cè)單元接收放大的成像后，通過檢測(cè)單元的軟件計(jì)算，檢測(cè)出斷面的切割角度、平整度后，直接通過顯示器顯示出放大的切割后光纖圖像和切割出來的角度平整度。放大鏡組可以把光纖放大180倍，有效的直接判斷出不合格產(chǎn)品。
[0030]在切割光纖時(shí)，采用以下的工藝來達(dá)到光纖端面平整的效果:首先調(diào)節(jié)聚焦單元4和光纖10的距離，焦深在沿著激光光束11方向整在光纖上形成一個(gè)平面，調(diào)節(jié)激光參數(shù)，采用短脈沖的和多脈沖形式汽化光纖，短脈沖在切光纖10不會(huì)影響其他區(qū)域，第一個(gè)激光能量作用在光纖后，光纖汽化自然冷卻后，第二個(gè)激光能量繼續(xù)作用在光纖上，一直到切斷，把激光對(duì)光纖不在光束范圍的影響去掉.控制每次的激光能量，對(duì)激光對(duì)光纖不在光束范圍的光纖不產(chǎn)生影響。
[0031]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn):
[0032]1、采用非接觸式切割方法，有效減少人為因素的影響，提高效率。
[0033]2、裝置使用壽命長(zhǎng)，適合大批量生產(chǎn)。減少切割后的研磨時(shí)間。切割端面效果好，沒有因?yàn)榱Φ淖饔脤?duì)光纖造成損傷。
[0034]3、調(diào)整好參數(shù)后，不需要再次調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)合理，主機(jī)設(shè)置和參數(shù)調(diào)節(jié)，檢測(cè)在同一界面和方向，界面友好，方便快捷，操作簡(jiǎn)單。
[0035]4、可以一次進(jìn)行十幾根光纖同時(shí)切割，合格率接近100%
[0036]5、專業(yè)的恒溫冷卻系統(tǒng)，水溫控制范圍精確，可滿足連續(xù)工作。
[0037]6、可精確的控制位置，重復(fù)定位精度高，一致性好，可以對(duì)切出來的光纖進(jìn)行檢測(cè)，直接判斷出不光纖的質(zhì)量。
[0038]7、激光光束穩(wěn)定，光質(zhì)量穩(wěn)定，發(fā)出高能短脈沖能量的激光，能很平整的切斷光纖，切面平整。
[0039]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光切割光纖裝置，其特征在于:包括激光器(I)、反射鏡組(2)、整形單元(3)、聚焦單元(4)、電氣控制單元(7)、光纖固定夾具(8)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(9)，用于固定光纖(10)的光纖固定夾具(8)安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(9)上，所述反射鏡組(2)包括設(shè)置在激光光束光路上的第一反射鏡(2a)、第二反射鏡(2b)、第三反射鏡(2c)、第四反射鏡(2d)，所述激光器(I)產(chǎn)生的激光光束經(jīng)過第一反射鏡(2a)、第二反射鏡(2b)分散后經(jīng)過整形單元(3)改變光束的形狀，得到所需要條狀光斑，光束再經(jīng)過整形單元(3)后改變光路方向，經(jīng)過聚焦單元(4)將光束聚焦，光纖固定夾具(8)位于聚焦單元(4)下方，電氣控制單元(7)與激光器(I)、冷水機(jī)(5)及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(9)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的激光切割光纖裝置，其特征在于:所述整形單元(3)包括螺紋旋紐裝置(33)及安裝在螺紋旋紐裝置(33)上的第一柱面鏡(31)和第二柱面鏡(32)，螺紋旋紐裝置(33)可以調(diào)節(jié)第一柱面鏡(31)和第二柱面鏡(32)之間距離。
3.如權(quán)利要求2所述的激光切割光纖裝置，其特征在于:第一柱面鏡(31)為凸面鏡，長(zhǎng)25暈米，寬25暈米,焦距為76暈米；第二柱面鏡(32)為凹面鏡，長(zhǎng)25暈米，寬25暈米,焦距為38.1毫米。
4.如權(quán)利要求1所述的激光切割光纖裝置，其特征在于:所述聚焦單元(4)包括調(diào)節(jié)螺桿(41)及安裝在調(diào)節(jié)螺桿(41)上的聚焦鏡片(42)和保護(hù)鏡片(43)，保護(hù)鏡片(43)安裝在聚焦鏡片(42 )下面，聚焦鏡片(42 )的焦距為80nm，用于通過聚焦的方法產(chǎn)生預(yù)定強(qiáng)度激光分布的光束。
5.如權(quán)利要求1所述的激光切割光纖裝置，其特征在于:還包括設(shè)置在光纖固定夾具(8)上方的(XD檢測(cè)單元(6),所述(XD檢測(cè)單元(6)包括放大鏡組、顯示器及檢測(cè)單元,檢測(cè)單元安裝在放大鏡組上面，顯示器安裝在機(jī)器側(cè)面，顯示器、放大鏡組與檢測(cè)單元通過信號(hào)線連接。
6.如權(quán)利要求1所述的激光切割光纖裝置，其特征在于:還包括冷水機(jī)(5)，冷水機(jī)(5 )用于對(duì)激光器(I)提供冷卻水，保持激光器(I)恒溫。
【文檔編號(hào)】B23K26/04GK203380515SQ201320373051
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】周常多 申請(qǐng)人:武漢凌云光電科技有限責(zé)任公司