光纤激光器的制作方法

本发明涉及激光设备技术领域，尤其涉及一种光纤激光器。

背景技术

光纤激光器（fiberlaser）是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。

光纤激光器一般包括安装在机架中的光路结构和电路结构，该光路结构和电路结构一般集成为一个整体，如果出现故障需要维修时，现有技术的激光器需要将机架拆开，逐一对光路结构和电路结构进行检修，而不能同时检修，浪费维修工时。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题提供一种光纤激光器，通过将光路模块和电路模块进行模块化设置为相互独立的部件且可拆卸地装设于壳体组件内部，能够方便同时或单独对光路模块和电路模块进行检修，节省了工时。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光纤激光器，包括：壳体组件、光路模块以及电路模块；所述光路模块与所述电路模块在结构上相对独立，可拆卸地装设于所述壳体组件内部，并且，所述光路模块与所述电路模块电连接以在所述电路模块的控制及驱动下生成激光。

进一步地，所述壳体组件包括支撑框架、上壳、下壳、前面板以及后面板，所述光路模块和所述电路模块分别可拆卸地装设于所述支撑框架上，且所述上壳、所述下壳、所述前面板以及所述后面板也分别可拆卸地装设于所述支撑框架上以实现整体密封。

进一步地，所述光路模块设置于一水冷板上构成光模水冷板组件，所述电路模块设置于另一水冷板上构成电模水冷板组件，所述光路模块和所述电路模块均通过其对应的所述水冷板可拆卸地装设于所述支撑框架上。

进一步地，所述光模水冷板组件和所述电模水冷板组件装设于所述支撑框架的相同一面或不同两面，在设置于不同两面时，所述光模水冷板组件和所述电模水冷板组件装设于所述支撑框架的相邻两面或者相对两面。

进一步地，所述光模水冷板组件和所述电模水冷板组件中的水冷板结构相同，均包括板体和形成于板体内以进行热交换的水流道，所述光路模块和所述电路模块中的元器件设置于相应所述水冷板中板体的同一面或不同两面。

进一步地，所述水流道的外表面为粗糙表面；所述水流道内表面形成有网状微细槽道和/或螺旋槽道。

进一步地，所述光模水冷板组件中的水流道的一端与所述电模水冷板组件中的水流道的一端连通构成串行结构；并且，所述光模水冷板组件的另一端和所述电模水冷板组件的另一端分别连接水管并伸出所述壳体组件外部，且其中一端作为进水口、另一端作为出水口。

进一步地，所述光模水冷板组件和所述电模水冷板组件中相应所述水冷板的水流道中：所述水流道包括两个以上平行间隔的布设于所述板体内的管道单元，相邻所述管道单元之间通过空腔连接进而构成串行以使得冷水能够折回的流经各所述管道单元，首尾两个所述管道单元未连接空腔的一端口分别作为所述水流道的进水口和出水口，所述管道单元设置有一个以上的管道；或者，所述水流道仅包括一根根据所述光路模块或所述电路模块的发热元件的位置而蜿蜒布设于所述板体内的管道，所述管道两端的端口分别作为所述水流道的进水口和出水口。

进一步地，所述光路模块包括泵源，所述电路模块包括控制板和与所述控制板电连接的泵源驱动板，所述泵源驱动板与所述泵源电连接。

进一步地，所述光模水冷板组件和/或所述电模水冷板组件的相应所述水冷板中装设有一与所述控制板电连接、用于检测所述水冷板温度的温度传感器，所述壳体组件内部和/或外部装设有一与所述控制板电连接、用于在所述温度传感器检测到温度高于阈值时进行声和/或光报警的报警模块。

本发明的光纤激光器，具有如下有益效果：

通过将光路模块和电路模块进行模块化设置为相互独立的部件且可拆卸地装设于壳体组件内部，能够方便同时或单独对光路模块和电路模块进行检修，节省了工时；

将光路模块和电路模块分别设置于不同水冷板上，方便了模块化及拆装，而且有利于散热。

附图说明

图1是本发明光纤激光器的组装结构示意图。

图2是图1所示光纤激光器的爆炸结构示意图。

图3是图2所示光纤激光器中光模水冷板组件中水冷板的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

结合图1和图2进行参阅，本发明提供一种光纤激光器。该光纤激光器包括壳体组件1以及装设于该壳体组件1内部的光路模块30和电路模块20，其中，光路模块30由电路模块20控制并驱动而形成激光。其中，该光路模块30和该电路模块20是两个相对独立的部件，均可拆卸地装设于壳体组件1的内部，当然，光路模块30和电路模块20之间也具有电连接关系。通过上述结构设计，能够方便当该光路模块30和/或该电路模块20出现故障时，可分别从壳体组件1中拆除以独立快速地进行检修。

在一具体实施例中，该壳体组件1可以包括一支撑框架11、上壳12、下壳13、前面板14以及后面板15。该光路模块30和电路模块20可拆卸地装设于支撑框架11上，且该上壳12、下壳13、前面板14以及后面板15可拆卸地装设于该支撑框架11上。安装时，先将光路模块30和电路模块20安装于支撑框架11上，再将上壳12、下壳13、前面板14以及后面板15安装于支撑框架11上，从而实现整体密封。上述各部件之间的安装可通过螺丝锁紧、卡扣连接等方式进行。

需要对该光路模块30和/或电路模块20进行检修时，先将壳体组件1中部分或者全部从支撑框架11上拆除，具体以能够方便取下光路模块30和/或该电路模块20来实际操作，再相应将光路模块30和/或该电路模块20从支撑框架11上拆除，然后对拆下来的光路模块30和/或该电路模块20进行检修。当检修完毕后，按前述步骤进行重新安装。

在一具体实施例中，为了方便光路模块30和电路模块20的拆装及为了使两者在工作时进行良好的散热，将光路模块30设置于一水冷板31上进而构成一光模水冷板组件32；同样，将电路模块20设置于另一水冷板23上进而构成一电模水冷板组件24。利用在相应水冷板31、23内的冷水流动带走光路模块30以及电路模块20工作产生的热量，进而确保整个光纤激光器工作的可靠性。其中，该光路模块30和电路模块20均通过其对应的水冷板31、23可拆卸地装设于支撑框架11上，检修时，从支撑框架11上整体拆除光模水冷板组件32和/或电模水冷板组件24。

进一步地，光模水冷板组件32中，在光路模块30与水冷板31接触位置可以涂覆形成有导热硅胶层（图未示），实现两者的紧密接触以提高散热效率。同样的，电模水冷板组件24中，在电路模块20与水冷板23接触位置也可以涂覆形成有导热硅胶层（图未示），实现两者的紧密接触以提高散热效率。

其中，该光模水冷板组件32和电模水冷板组件24可以设置于支撑框架11的同一面，也可以分别设置于支撑框架11的不同两面。较佳的，光模水冷板组件32和电模水冷板组件24设置于支撑框架11的不同两面，如相邻两面或者相对两面，以使得光路模块30中器件如光纤的走线不影响电路模块20，也使得电路模块20的电路、信号线及电气元器件等也不会划伤光路模块30中器件如细小的光纤，同时光路模块30和电路模块20互不干扰，且整体结构紧凑。更优地，可以将光模水冷板组件32和电模水冷板组件24设置于支撑框架11中相对的两面，两者在空间上独立性更高因而干扰更小，且可以使得整体结构更加紧凑。

上述光模水冷板组件32中的光路模块30仅包括光学元件，如泵源、光栅、剥模器以及合束器等。上述电模水冷板组件24中的电路模块20通常仅包括电气元件，如控制板21、泵源驱动板22以及电源25，控制板21集成有处理器如cpu、mcu、fpga，泵源驱动板22与控制板21电连接，电源25与泵源驱动板22电连接，以供给泵源所需电流/电压，该泵源驱动板22和控制板21可独立设置或者集成于一体。其中，电路模块20中的泵源驱动板22与光路模块30中的泵源电连接，较佳的，两者之间可以采用快插线进行快速插接，相应地，需要在泵源驱动板22和/或泵源处设置插接端子，只在其中一端设置插接端子时，线缆固定于另一端，只需插接至设置插接端子的一端即可。

上述实施例中，光模水冷板组件32中的水冷板31及电模水冷板组件24中的水冷板23结构和原理大致相同。以光模水冷板组件32中的水冷板31为例对水冷板的结构进行详细说明,对于大致相同的水冷板23即不再详细描述，参阅对水冷板31的描述。

如图3所示，图3是水冷板的剖视图。该水冷板31包括板体311及形成于板体311内供液体流动以进行热交换的水流道312。至少水流道312采用导热金属材料制成，当然，板体311同样可以采用导热金属材料制成。兼具导热性能和成本方面考虑，该水流道312常采用铜质材料制成，板体311同样采用铜质或铝合金制成。光路模块30中的元器件设置于水冷板31中板体311的任意一面或者两面，电路模块20中的元器件设置于水冷板23中板体的任意一面或者两面。

举例而言，光路模块30中的光学器件可以在水冷板31两面进行布设，通常，泵源和合束器设置在水冷板31的一面，其他光学器件设置在水冷板31的另一面，水冷板31的两面同时进行冷却散热，当然，光学器件也可以是其他布设关系。同样，电路模块20中的器件也可以在水冷板23的两面进行布设，水冷板23一面布设电路板（包括控制板和泵源驱动板）、另一面布设电源25。通过在水冷板的两面对元器件进行布设，能够更有效的利用水冷板的面积以实现光纤激光器的小型化，而且能够减小元器件之间的干扰。

在一较佳实施例中，水冷板31、23中，水流道可以露出于相应板体的至少一面，元器件以接触水流道的方式沿着该露出的水流道进行布设，以实现更直接、更有效的散热。水流道312通常呈管状结构。为了增加换热面积、提升换热效率，水流道312进行了紊流设置，即在水流道312的外表面进行粗糙化处理形成粗糙表面（图未示）。

较佳的，在水流道312的内表面形成有网状微细槽道（图未示）和/或螺旋槽道（图未示），能够大大降低粗糙表面上液体的接触角，增强金属材料的亲水性能，使得液体在表面的铺展速度更快，避免换热表面出现干涸现象，能够同时减薄液膜厚度，提高水冷板31的传质和传热性能，提高水冷板31表面的润湿性能以及增加换热面积，增强了水冷板31的换热效果。

该水冷板31的水流道312至少可以采用如下两种方式实现：

方式一：水流道312仅包括一根根据光路模块30或电路模块20中的发热元件的位置而蜿蜒布设于板体311内的管道，管道两端的端口分别作为水流道312的进水口和出水口；

方式二：水流道312包括两个以上平行间隔的布设于板体311内的管道单元3121，相邻管道单元3121之间通过空腔3122连接进而构成串行以使得冷水能够折回的流经各管道单元3121，首尾两个管道单元3121未连接空腔3122的一端口分别作为水流道312的进水口313和出水口314。

在该方式二中，水流道312的进水口313和出水口314可以设置在同一侧或者不同侧，如图3所示，水流道312的进水口313和出水口314设置于同一侧，定义各管道单元3121的同一侧为第一端口、另一侧为第二端口，除首部的管道单元3121的第一端口和尾部的管道单元3121的第一端口未连接空腔3122之外，相邻两个管道单元3121之间的第二端口通过空腔3122相互连接，相邻两个管道单元3121之间的第一端口通过另一空腔3122相互连接，也即相邻两个管道单元3121之间在左右及上下方向交错设置。在该方式中，通过机械加工（例如模具成型的方式）让水冷板31内部形成连通的管道，无需外部搭配软管或铁管，在水冷板31管道尽头也不会因管道口到达板壁边缘而存在漏水隐患，其通过采用多管道结合端部的空腔（即小水池）3122的方式，让管道串行，既实现了管道连通，方便加工，又解决了水管容易漏水的问题。

上述方式二中，管道单元3121可以设置有一个以上的管道3120。较佳的，管道单元3121设置有两个以上的管道3120，以增加冷水量提高散热效果，其中，在一个管道单元3121内设置有两个以上的管道3120时，各管道3120也是平行间隔的设置的。

上述方式一、方式二中，水流道312的进水口313和出水口314连接水管伸出壳体组件1如均伸出前面板14以供从外部进水和向外部排水从而进行散热。

在一较佳实施例中，光模水冷板组件32中的水流道的一端与电模水冷板组件24中的水流道的一端连通构成串行结构，这样冷水在两个水冷板31、23之中能够充分流通，提高冷水的利用效率。其中，光模水冷板组件32的另一端和电模水冷板组件24的另一端分别连接水管并伸出壳体组件1外部，且其中一端作为进水口、另一端作为出水口。举例可以将光模水冷板组件32中的水流道312的进水口313作为总的进水口、并将电模水冷板组件24中的水流道的出水口作为总的出水口。在其它实施例中，光模水冷板组件32中的水流道与电模水冷板组件24中的水流道也可以构成并行结构，也即独立使用以进行散热。

在一具体实施例中，光模水冷板组件32和/或电模水冷板组件24的相应水冷板中装设有一与控制板21电连接、用于检测水冷板温度的温度传感器（图未示），壳体组件1内部和/或外部装设有一与控制板21电连接、用于在温度传感器检测到温度高于阈值时进行声和/或光报警的报警模块（图未示）。

较佳的，可以在电模水冷板组件24的水冷板中装设温度传感器，尤其是装设于水冷板的水流道表面以更精确的对温度进行检测，又方便了与电模水冷板组件24的电路模块20中的控制板21进行电连接。可以在壳体组件1内部和/或外部装设声和/或光报警的报警装置，该报警装置优选为蜂鸣器并装设于壳体组件1内部，尤其设置于电模水冷板组件24的电路模块20上与控制板21电连接，方便了集成、简化了布线。在报警装置采用光报警如led灯时，通常需要设置于壳体组件1外部以供用户观看。

在其它实施例中，可以分别在电模水冷板组件24及光模水冷板组件32的水冷板中均装设一个温度传感器以分别检测电模水冷板组件24及光模水冷板组件32的温度，该两个温度传感器同样推荐装设于相应水冷板的水流道表面。其中，可以为每个温度传感器单独对应设置一个如上述所例举的报警装置来实现对电模水冷板组件24及光模水冷板组件32的独立报警。当然，可以为两个温度传感器总共只设置一个如上述所例举的报警装置，通过不同声音信号（包括长短、音量、音色、音频内容等）和/或不同光信号（包括长短、亮度、颜色等）来对电模水冷板组件24及光模水冷板组件32进行独立报警。

本发明的光纤激光器，具有如下有益效果：

通过将光路模块30和电路模块20进行模块化设置为相互独立的部件且可拆卸地装设于壳体组件1内部，能够方便同时或单独对光路模块30和电路模块20进行检修，节省了工时；

将光路模块30和电路模块20分别设置于不同水冷板上，方便了模块化及拆装，而且有利于散热。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。