光纤耦合装置及光纤激光器的制作方法

本发明涉及光纤激光设备技术领域，特别是涉及一种光纤耦合装置及光纤激光器。

背景技术：

光纤激光加工技术可用于金属切割、焊接、表面处理以及打标等领域，在机械制造行业存在广泛的应用。在应用于不同工件的加工时，通常需要采用不同直径的传能光纤，例如直径为50微米的传能光纤主要用于板材切割，而直径为200微米的传能光纤主要用于金属焊接，但是目前每一台光纤激光器中的传能光纤的直径是固定的，在需要进行多种加工时，需要使用多台光纤激光器，加工成本较高。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有的光纤激光器加工成本较高的问题，提供一种光纤耦合装置及光纤激光器。

一种光纤耦合装置，包括：

安装筒；

第一光纤接头，连接于所述安装筒沿其轴向方向的一端，用于连接进光光纤；

准直组件，设置于所述安装筒内，用于对所述进光光纤输入的发散光路进行准直处理，以使所述发散光路转换为沿所述安装筒轴向方向的直线光路；

聚焦组件，设置于所述安装筒内，且位于所述准直组件远离所述第一光纤接头的一侧，用于对所述直线光路进行聚焦处理，以使所述直线光路聚焦形成一焦点；及

第二光纤接头，沿所述安装筒轴向方向可往复移动地连接于所述安装筒远离所述第一光纤接头的一端，用于连接出光光纤，所述第二光纤接头沿所述安装筒的轴向方向往复移动的过程中具有聚焦位置；

当所述第二光纤接头位于所述聚焦位置，所述焦点位于所述出光光纤的入光端面。

通过设置上述的光纤耦合装置，进光光纤输入的发散光路依次经过准直组件的准直处理以及聚焦组件的聚焦处理后会形成一焦点，而通过移动第二光纤接头至聚焦位置，使得焦点位于出光光纤的入光端面上，实现光纤的耦合，出光光纤可接入激光头以进行激光加工，而进光光纤的直径与出光光纤的直径可相同也可不同。如此，在需要进行多种加工时，可通过更换不同直径的出光光纤，且确保焦点位于每一出光光纤的入光端面上实现，无需使用多台光纤激光器，降低了加工成本。

在其中一个实施例中，所述光纤耦合装置还包括转接件，所述转接件可拆卸地连接于所述安装筒远离所述第二光纤接头的一端，所述第一光纤接头可拆卸地连接于所述转接件远离所述安装筒的一端。

在其中一个实施例中，所述光纤耦合装置还包括调节组件，所述调节组件连接于所述安装筒，并与所述准直组件连接，以将所述准直组件支撑于所述安装筒内，所述调节组件被配置为可操作地调节所述准直组件在所述安装筒的径向方向的位置。

在其中一个实施例中，所述调节组件包括沿所述安装筒周向方向依次间隔布设的至少两个弹性伸缩件及至少两个调节件；

每一所述弹性伸缩件一端连接于所述安装筒，相对的另一端伸入所述安装筒内，且与所述准直组件抵接，每一所述弹性伸缩件沿所述安装筒的径向方向可伸缩；每一所述调节件沿所述安装筒的径向方向可往复移动地连接于所述安装筒，且一端伸入所述安装筒内，并与所述准直组件抵接。

在其中一个实施例中，所述光纤耦合装置还包括连接机构，所述连接机构连接于所述安装筒远离所述第一光纤接头的一端，所述第二光纤接头连接于所述连接机构，且沿所述安装筒的轴向方向可往复移动。

在其中一个实施例中，所述连接机构包括第一连接件及第二连接件，所述第一连接件连接于所述安装筒远离所述第一光纤接头的一端，所述第二连接件沿所述安装筒的轴向方向可往复移动地连接于所述第一连接件，所述第二光纤接头连接于所述第二连接件。

在其中一个实施例中，所述连接机构还包括调整组件，所述调整组件沿所述安装筒的轴向方向可往复移动地连接于所述第一连接件，且所述调整组件与所述第二连接件配接，以带动所述第二连接件沿所述安装筒的轴向方向移动。

在其中一个实施例中，所述连接机构还包括第二锁紧件，所述第二锁紧件连接于所述第一连接件，用于将所述调整组件锁紧于所述第一连接件。

在其中一个实施例中，所述连接机构还包括止转件，所述第二连接件开设有沿所述安装筒的轴向方向延伸的配接槽，所述止转件连接于所述第一连接件，且配接于所述配接槽内，以使所述第二连接件沿所述安装筒的轴向方向移动。

一种光纤激光器，包括进光光纤、出光光纤及如上所述的光纤耦合装置。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的光纤耦合装置的结构示意图；

图2为图1所示的光纤耦合装置的部分结构的爆炸示意图；

图3为图1所示的光纤耦合装置的另一部分结构的爆炸示意图；

图4为图1所示的光纤耦合装置的又一部分结构的爆炸示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1及图2所示，本发明一实施例提供的光纤耦合装置1，包括安装筒12、第一光纤接头14、准直组件20、聚焦组件30(请参阅图3)及第二光纤接头16。

第一光纤接头14连接于安装筒12沿其轴向方向的一端，用于连接进光光纤，第二光纤接头16沿安装筒12轴向方向可往复移动地连接于安装筒12远离第一光纤接头14的一端，用于连接出光光纤。

准直组件20设置于安装筒12内，用于对进光光纤输入的发散光路进行准直处理，以使发散光路转换为沿安装筒12轴向方向的直线光路。

聚焦组件30设置于安装筒12内，且位于准直组件20远离第一光纤接头14的一侧，用于对直线光路进行聚焦处理，以使直线光路聚焦形成一焦点。

第二光纤接头16沿安装筒12的轴向方向往复移动的过程中具有聚焦位置，当第二光纤接头16位于聚焦位置，焦点位于出光光纤的入光端面。

通过设置上述的光纤耦合装置，进光光纤输入的发散光路依次经过准直组件20的准直处理以及聚焦组件30的聚焦处理后会形成一焦点，而通过移动第二光纤接头16至聚焦位置，使得焦点位于出光光纤的入光端面上，实现光纤的耦合，出光光纤可接入激光头以进行激光加工，而进光光纤的直径与出光光纤的直径可相同也可不同。如此，在需要进行多种加工时，可通过更换不同直径的出光光纤，且确保焦点位于每一出光光纤的入光端面上实现，无需使用多台光纤激光器，降低了加工成本。

需要进行说明的是，进光光纤输入的光最终输送至出光光纤，因此第一光纤接头14、准直组件20、聚焦组件30及第二光纤接头16均可确保光线通过。

在一些实施例中，第一光纤接头14及第二光纤接头16可以是qbh接头或qd接头，也可以是其他类型的接头。

请参阅图2，在一些实施例中，光纤耦合装置还包括转接件13，转接件13可拆卸地连接于安装筒12远离第二光线的一端，第一光纤接头14可拆卸地连接于转接件13远离安装筒12的一端。

进一步地，转接件13包括彼此固定连接的第一连接部132及第二连接部134，第一连接部132与安装筒12可拆卸地连接，第一光纤接头14与第二连接部134远离第一连接部132的一端可拆卸地连接。

实际应用中，第一连接部132呈圆环状，第二连接部134呈中空圆柱状，第一连接部132通过多根螺钉61可拆卸地连接于安装筒12，第二连接部134远离第一连接部132的一端开设有内螺纹，第一光纤接头14螺纹连接于第二连接部134。

在一些实施例中，光纤耦合装置还包括底座11，安装筒12可拆卸地连接于底座11，通过设置底座11，方便整个光纤耦合装置的安装和固定。具体地，安装筒12通过螺钉61可拆卸地连接于底座11。

在一些实施例中，安装筒12呈中空圆柱状，且安装筒12具有相互连通的第一敞口腔122及第二敞口腔，转接件13可拆卸地连接于安装筒12的第一敞口腔122的敞口处，准直组件20设置于第一敞口腔122内，聚焦组件30设置于第二敞口腔内。

需要进行说明的是，第一敞口腔122和第二敞口腔的腔体形状均大致呈圆柱状，且第一敞口腔122的内径大于第二敞口腔的内径，准直组件20设置于第一敞口腔122内，而准直组件20一侧抵接于第一敞口腔122的内底壁，而转接件13连接于第一敞口腔122的敞口处，从而将准直组件20限位于第一敞口腔122内。

在一些实施例中，准直组件20沿安装筒12的径向方向可移动地设置。准直组件20用于将进光光纤输入的发散光路转换成沿安装筒12的轴向方向的直线光路，而准直组件20沿安装筒12的径向方向可移动，从而可通过调节准直组件20位置提高接收的发散光路的量，提高耦合效率。

同时，沿安装筒12的径向方向移动准直组件20，即使得输出的直线光路沿安装筒12的径向方向同步移动，从而在安装筒12的径向方向上调节聚焦组件30聚焦形成的焦点的位置，确保焦点对应出光光纤的中心，以提高耦合效率。

在一些实施例中，光纤耦合装置还包括调节组件40，调节组件40连接于安装筒12，并与准直组件20连接，以将准直组件20支撑于安装筒12内，调节组件40被配置为可操作地调节准直组件20在安装筒12的径向方向的位置。

进一步地，调节组件40包括沿安装筒12周向方向依次间隔布设的至少两个弹性伸缩件42及至少两个调节件44，每一弹性伸缩件42一端连接于安装筒12，另一端伸入安装筒12内，且与准直组件20抵接，每一弹性伸缩件42沿安装筒12的径向方向可伸缩，每一调节件44沿安装筒12的径向方向可往复移动地连接于安装筒12，且一端伸入安装筒12内，并与准直组件20抵接。

需要进行说明的是，安装筒12大致呈圆柱状，其具有轴向方向、径向方向及周向方向，轴向方向为安装筒12中心轴的延伸方向，径向方向和周向方向均为垂直于轴向方向的方向，而径向方向以中心轴为起点朝外直线延伸的方向，周向方向为环绕安装筒12中心轴的方向。

弹性伸缩件42配合调节件44将准直组件20支撑于安装筒12内，而弹性伸缩件42伸入安装筒12的一端沿安装筒12的径向方向可伸缩，而调节件44伸入安装筒12的一端沿安装筒12的径向方向可往复移动，因此，可通过沿安装筒12的径向方向移动调节件44伸入安装筒12的一端，从而配合弹性伸缩件42的伸缩，实现准直组件20在安装筒12的径向方向上的位置调节。

在一些实施例中，弹性伸缩件42和调节件44的数量均为两个，两个弹性伸缩件42及两个调节件44沿安装筒12的周向方向依次且均匀间隔布设。如此，每一调节件44与一弹性伸缩件42对应，该调节件44朝内移动，两个弹性伸缩件42的一端均会收缩，但对应的弹性伸缩件42的收缩量等于该调节件44的移动量。

实际应用中，调节件44为螺栓，弹性伸缩件42为弹簧柱塞，螺栓螺纹连接于安装筒12，且一端伸入安装筒12的第一敞口腔122内，弹簧柱塞穿设于安装筒12，且弹簧柱塞的伸缩端伸入第一敞口腔122内，螺栓伸入第一敞口腔122的一端及弹簧柱塞的伸缩端均抵接于准直组件20，从而将准直组件20支撑于第一敞口腔122内，且使得准直组件20沿安装筒12的径向方向可移动。

在一些实施例中，调节组件40还包括第一锁紧件46，第一锁紧件46连接于调节件44，且位于安装筒12外，用于在调节件44调节准直组件20的位置之后锁紧调节件44，使得调节件44相对安装筒12固定。

实际应用中，第一锁紧件46螺纹连接于调节件44，在调节件44调节准直组件20的位置之后，转动第一锁紧件46直至第一锁紧件46与安装筒12表面抵接，从而实现调节件44相对安装筒12的固定。

具体地，第一锁紧件46为螺母。可以理解的是，在转动第一锁紧件46的过程中，需要将调节件44固定，避免调节件44随第一锁紧件46的转动而转动。

在一些实施例中，准直组件20包括镜筒21及准直镜片22，镜筒21设置于安装筒12内，准直镜片22设置于镜筒21内，准直镜片22用于对进光光纤输入的发散光路进行准直处理。

进一步地，准直组件20还包括第一固定件23，第一固定件23螺纹连接于镜筒21，用于将准直镜片22固定于镜筒21内。需要进行说明的是，镜筒21内部贯通，且镜筒21内的靠近聚焦组件30的一端具有台阶状结构，准直镜片22一侧抵接于台阶状结构，而第一固定件23连接于镜筒21，且抵接于准直镜片22的另一侧，从而将准直镜片22固定于镜筒21内。

实际应用中，准直组件20还包括两个第一柔性垫圈24，两个第一柔性垫圈24分别设置于准直镜片22的两侧，用于配合台阶状结构及第一固定件23将准直镜片22固定，避免压坏准直镜片22。

在一些实施例中，镜筒21大致呈圆柱状，且镜筒21外侧具有至少四个抵接平面，至少两个弹性伸缩件42伸入安装筒12的一端及至少两个调节件44伸入安装筒12的一端分别抵接于对应的一个抵接平面。

由此可以确定的是，在弹性伸缩件42及调节件44均为两个且沿安装筒12的周向方向均匀间隔布设时，抵接平面的数量为四个，且沿镜筒21的周向方向均匀间隔布设，以使得每一抵接平面与一弹性伸缩件42或一调节件44对应。

进一步地，安装筒12的外周表面及内壁均形成有至少四个安装平面，且内外的安装平面一一对应，每两个安装平面与一弹性伸缩件42或一调节件44对应，以方便安装弹性伸缩件42以及调节件44。

在一些实施例中，镜筒21沿其轴向方向的相对两端开设有环形安装槽212，准直组件20还包括两条防损环25，两条防损环25分别安装于对应的环形安装槽212内，且防损环25突出于镜筒21沿其轴向方向的相对两端。

可以理解的是，准直组件20在安装筒12内至沿安装筒12的径向方向可移动，为了避免准直组件20沿安装筒12的轴向方向移动，因此准直组件20沿安装筒12的轴向方向的两端会与安装筒12以及转接件13抵接，即镜筒21的沿其轴向方向的两端会抵接于安装筒12以及转接件13，为了避免镜筒21移动时损坏，在镜筒21的两端凸设防损环25。

具体地，防损环25为铁氟龙垫圈，铁氟龙垫圈既可以避免镜筒21磨损，同时也可以降低摩擦，方便调节。

请参阅图3，在一些实施例中，聚焦组件30包括聚焦镜片31及第二固定件32，聚焦镜片31设置于第二敞口腔内，第二固定件32螺纹连接于安装筒12，用于将聚焦镜片31固定于第二敞口腔内。

需要进行说明的是，聚焦镜片31固定于第二敞口腔内的方式与准直镜片22固定于镜筒21内的方式相同，聚焦镜片31一侧抵接于第二敞口腔内壁，第二固定件32抵接于聚焦镜片31的另一侧。

进一步地，聚焦组件30还包括两个第二柔性垫圈33，两个第二柔性垫圈33分别设置于聚焦镜片31的两侧，用于配合第二敞口腔的内底壁以及第二固定件32将聚焦镜片31固定，避免压坏聚焦镜片31。

请参阅图4，在一些实施例中，光纤耦合装置还包括连接机构50，连接机构50连接于安装筒12远离第一光纤接头14的一端，第二光纤接头16连接于连接机构50，且沿安装筒12轴向方向可往复移动。

进一步地，连接机构50包括第一连接件51及第二连接件52，第一连接件51连接于安装筒12远离第一光纤接头14的一端，第二连接件52沿安装筒12的轴向方向可往复移动地连接于第一连接件51，第二光纤接头16连接于第二连接件52。

实际应用中，第一连接件51及第二连接件52均大致呈圆柱状，第一连接件51一端通过螺钉61连接于安装筒12，第二连接件52套设于第一连接件51内，且沿安装筒12的轴向方向可往复移动，第二光纤接头16螺纹连接于第二连接件52远离安装筒12的一端。

在一些实施例中，连接机构50还包括止转件53，第二连接件52开设有沿安装筒12的轴向方向延伸的配接槽522，止转件53连接于第一连接件51，且配接于配接槽522内，以使第二连接件52沿安装筒12的轴向方向移动。

实际应用中，止转件53为止转螺栓，止动螺栓螺纹连接于第一连接件51，且止动螺栓的一端伸入第一连接件51内，第二连接件52的周向外侧开设有配接槽522，止动螺栓伸入第一连接件51的一端配接于配接槽522内。

在一些实施例中，连接机构50还包括调整组件，调整组件沿安装筒12的轴向方向可往复移动地连接于第一连接件51，且调整组件与第二连接件52配接，以带动第二连接件52沿安装筒12的轴向方向移动。

进一步地，第二连接件52包括彼此固定连接的滑动部及配接部，滑动部沿安装筒12的轴向方向可往复移动地连接于第一连接件51，配接部位于滑动部的外侧表面，调整组件具有一配接环形槽，配接部伸入配接环形槽内以与配接环形槽配接，从而使得调整组件沿安装筒12的轴向方向移动时带动第二连接件52同步移动。

在一些实施例中，调整组件包括调整环54及压紧环55，调整环54内壁开设有内螺纹，压紧环55螺纹连接于调整环54内，以与调整环54的内底壁围合形成上述的配接环形槽，调节环螺纹连接于第一连接件51外侧表面。

如此，在组装时，将第二连接件52先插入调整环54内，且第二连接件52的一端抵接于调整环54的内底壁，然后将压紧环55套设于第二连接件52，并将压紧环55螺纹连接于调整环54，拧紧压紧环55，直至压紧环55抵接于第二连接件52的配接部。

同时，可直接通过转动调整环54实现调整环54沿安装筒12的轴向方向往复移动，调整精度较高。

此外，调整环54转动带动第二连接件52沿安装筒12的轴向方向往复移动，而第二光纤接头16与第二连接件52螺纹连接，为了避免第二连接件52随调整环54转动带动第二光纤接头16转动，故设置上述的止转件53配合配接槽522。

在另一些实施例中，连接机构50还包括中间件56及第三固定件57，中间件56套设于第二连接件52外侧，第三固定件57连接于第二连接件52外侧表面，用于将中间件56锁紧于第二连接件52，中间件56与配接环形槽配接。

该实施例中，通过设置中间件56替代上述实施例中的配接部，可以在第二连接件52一端设置台阶状结构，且第二连接件52的外侧表面开设外螺纹，中间件56抵接于台阶状结构，第三固定件57螺纹连接于第二连接件52，且配合台阶状结构将中间件56锁紧。

实际应用中，中间件56为轴承，轴承内圈的相对两侧分别与台阶状结构及第三固定件57抵接，而轴承外圈与配接环形槽抵接。如此，可避免调整环54与第二连接件52之间摩擦。

在一些实施例中，连接机构50还包括第二锁紧件58，第二锁紧件58连接于第一连接件51，用于将调整组件锁紧于第一连接件51，以使调整组件相对第一连接件51固定。

实际应用中，第二锁紧件58螺纹连接于第一连接件51的外侧，且第二锁紧件58可与调整环54相抵接。如此，可通过转动第二锁紧件58使得第二锁紧件58与调整环54抵接，而调整环54也与第一连接件51螺纹连接，此时调整环54的螺纹的牙与第一连接件51的螺纹的牙之间存在轴向方向的外力，因此调整环54会相对第一连接件51固定。

可以理解的是，第三固定件57和第二锁紧件58均可以是螺母，在此不作限制。

在一些实施例中，光纤耦合装置还包括多个防尘垫圈62，具体包括：第一光纤接头14与转接件13之间、转接件13与安装筒12之间、第一连接件51与安装筒12之间、第一连接件51与第二连接件52之间以及第二光纤接头16与第二连接件52之间，防尘垫圈62的作用是提高密封性，避免外界灰尘进入。

基于上述的光纤耦合装置，本发明还涉及一种光纤激光器，光纤激光器包括进光光纤、出光光纤及上述的光纤耦合装置。

进一步地，光纤激光器还包括激光头，激光头连接于第二光纤接头16。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。