一种杂散光吸收装置、激光加工头及光纤激光器的制作方法

本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种杂散光吸收装置、激光加工头及光纤激光器。

背景技术：

光纤激光器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。

随着光纤激光技术的快速发展和激光器功率的提升，激光器输出的散射光功率开始增大，导致激光加工头内部腔体温度过高，加工稳定性下降。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种杂散光吸收装置，以解决激光加工头内部腔体温度过高导致加工稳定性下降的问题。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种杂散光吸收装置，该杂散光吸收装置包括壳体，所述壳体包括反射部与吸收部，所述反射部包括反射面，所述吸收部自上至下依次设有第一吸收面、第二吸收面和第三吸收面，所述反射面能吸收部分杂散光并能将剩余的所述杂散光反射至所述第一吸收面，所述第一吸收面能吸收部分所述杂散光并能将剩余的所述杂散光反射至所述第二吸收面，所述第二吸收面能吸收部分杂散光并能将剩余的所述杂散光反射至所述第三吸收面或者所述第一吸收面；所述第三吸收面能吸收部分杂散光并能将剩余的所述杂散光反射至所述第二吸收面。

可选地，所述壳体的外轮廓为圆筒状，所述反射部与所述吸收部沿所述壳体的中心线的切面形状均为轴对称图形。

可选地，所述反射面为向远离所述壳体的中心线方向凹陷的弧形面，所述反射面围成第一通道，所述第一通道的内径尺寸沿靠近所述吸收部的方向逐渐减小。

可选地，所述第一吸收面为向远离所述壳体的中心线方向凹陷的弧形面。

可选地，所述第二吸收面围成第二通道，所述第二通道为圆筒状。

可选地，所述第三吸收面沿远离所述反射部方向向所述壳体的中心倾斜。

可选地，所述反射部还包括导向面，所述导向面设于所述反射面与所述第一吸收面之间，所述导向面沿靠近所述反射面的方向向所述壳体的中心倾斜。

可选地，所述壳体的外周设有散热部，所述散热部用于所述壳体的散热。

第二方面，本实用新型提供一种激光加工头，包括上述任一方案中的杂散光吸收装置与激光发射部件，所述激光发射部件设于所述杂散光吸收机构上方且靠近所述反射部。

第三方面，本实用新型提供一种光纤激光器，包括上述方案中的激光加工头。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供一种杂散光吸收装置，该杂散光吸收装置通过一个反射面与三个吸收面的设置使得激光发射装置发射的杂散光会被反射面反射至第一吸收面，杂散光在第一吸收面被部分吸收后反射至第二吸收面，杂散光在第二吸收面被部分吸收后反射至第三吸收面，杂散光在第三吸收面被部分吸收后反射至第二吸收面，杂散光能够在吸收部完成自上至下与自下至上的两条路径的反射与吸收，提高了杂散光的吸收效率，能有效降低激光加工头内部腔体温度，提高加工稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中杂散光吸收装置的结构示意图；

图2为图1中a处的局部放大图；

图3为本实用新型实施例中激光加工头的结构示意图。

图中：

1、反射部；11、反射面；12、第一通道；13、导向面；

2、吸收部；

21、第一吸收面；22、第二吸收面；23、第三吸收面；24、第二通道；

100、激光发射装置；200、激光加工头。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-3所示，本实施例提供一种杂散光吸收装置、激光加工头及光纤激光器，其中，该杂散光吸收装置包括壳体，壳体包括反射部1与吸收部2，反射部1设有反射面11，吸收部2自上至下依次设有第一吸收面21、第二吸收面22和第三吸收面23，反射面11能吸收部分杂散光且能将杂散光反射至第一吸收面21，第一吸收面21能吸收部分杂散光并能将剩余的杂散光反射至第二吸收面22，第二吸收面22能吸收部分杂散光并能将剩余的杂散光反射至第三吸收面23或者第一吸收面21；第三吸收面23能吸收部分杂散光并能将剩余的杂散光反射至第二吸收面22。

本实施例通过一个反射面11与三个吸收面的设置使得激光发射装置100发射的第一角度θ1的激光能够顺利穿过杂散光吸收装置，且激光发射装置100发射的第二角度θ2的激光会被反射面11反射至第一吸收面21，第二角度θ2的杂散光在第一吸收面21被部分吸收后反射至第二吸收面22，杂散光在第二吸收面22被部分吸收后反射至第三吸收面23，杂散光在第三吸收面23被部分吸收后反射至第二吸收面22，杂散光在第二吸收面22被部分吸收后反射至第一吸收面21，至此，杂散光已经在吸收部2完成自上至下与自下至上的两条路径的反射与吸收，该设置能反复吸收杂散光，提高了杂散光的吸收效果。

其中，θ1和θ2是激光发射装置100发射的激光的发射角，θ1是加工激光的发射角，θ2是杂散光的发射角。

可选地，杂散光能在第二吸收面22多次反射。可选地，反射次数可以为3-100次中的任一整数次。当然，也可以是3-100次之外的其他整数次，具体的反射次数可根据第一吸收面21的反射的效果以及第二吸收面22的长度等因素确定，该设置能进一步提高杂散光的吸收效果。

可选地，壳体的外轮廓为圆筒状，反射部1与吸收部2沿壳体的中心线的切面形状均为轴对称图形。该设置有利于提高设计与制造效率。

可选地，反射面11为向远离壳体的中心线方向凹陷的弧形面，反射面11围成第一通道12，第一通道12的内径尺寸沿靠近吸收部2的方向逐渐减小。该设置一方面，能实现将发散角较大的杂散光反射至吸收部2；另一方面，使得经过反射面11反射的光线会收拢，避免发散，减小第一吸收面21的面积，进而使得吸收部2的结构更加紧凑。当然，在其他实施例中，反射面11还可以为锥面结构，反射面11沿靠近吸收部2的方向向壳体的中心线方向倾斜。

可选地，第一吸收面21为向远离壳体的中心线方向凹陷的弧形面。该设置使得经过第一吸收面21反射的光线会收拢，避免发散，减小第二吸收面22的面积，进而使得吸收部2的结构更加紧凑，也便于集中于第二吸收面22反射与吸收杂散光。当然，在其他实施例中，第一吸收面21也可以为锥面结构，沿远离反射部1的方向向壳体的中心线方向倾斜。

可选地，第二吸收面22围成第二通道24，第二通道24为圆筒状。该设置有利于提高第二吸收面22的设计与制造效率。本实施例中，更进一步地，第二通道24出口的尺寸大于加工激光在出口处的尺寸，加工激光能够顺利通过第一通道12与第二通道24，且不会被反射或被吸收。

可选地，第三吸收面23沿远离反射部1方向向壳体的中心倾斜，内部空间呈倒锥形结构。第三吸收面23与壳体中心线的夹角可以为7度，作为优选，第三吸收面23能够使反射过来的光线原路返回到第二吸收面22。该设置使得杂散光在吸收部2的路径实现自上至下到自下至上的换向，增加了杂散光在吸收部2的反射次数，提高了吸收部2对杂散光的吸收率。

可选地，第一吸收面21与壳体中心线的最小距离的尺寸与第二通道24的内径尺寸相等，第三吸收面23与壳体中心线的最小距离的尺寸与第二通道24的内径尺寸相等。该设置结构简单，便于设计与生产，且能实现杂散光反复被吸收，还能实现加工激光顺利穿过吸收部2，避免被遮挡。

可选地，反射部1的内径小于吸收部2的内径。该设置一方面能够限制超过第一角度θ1的杂散光会被遮挡并反射至吸收部2，另一方面，在壳体尺寸固定的基础上，吸收部2的内径较大有利于在反射过程中有效地吸收杂散光，且有利于热量的散发。

由于激光打到锐角尖端上，能量过于集中，会打伤尖端处的反射面11或表面处理镀层，导致反射面11的局部材料或镀层剥落，进而导致反射面11的反射与吸收能力受损。为此，本实施例中，可选地，反射部1还包括导向面13，导向面13设于反射面11与第一吸收面21之间，导向面13沿靠近反射面11的方向向壳体的中心倾斜，导向面13围成的形状呈开口朝下的喇叭口状。该设置一方面，该设置避免生成锐角，提高杂散光吸收装置的耐久度；另一方面，能使第一角度θ1的加工激光透过，不被遮挡。

可选地，壳体的外周设有散热部，散热部用于壳体的散热。具体地，散热部为水冷装置，水冷装置的冷却水在壳体外周环绕以对壳体散热。可选地，散热部为绕壳体周向设置的翅片，多个翅片沿壳体的中心线周向设置，提高了壳体的散热效率。

由于水冷装置需要将冷却水环绕壳体，以将壳体的热量带走，为此，本实施例中，进一步地，翅片的延伸方向与壳体中心线方向垂直，即翅片为环形，多层翅片环设于壳体外周。该设置有利于与壳体外周的水冷装置配合，水冷装置在壳体外周循环时，会在翅片之间顺畅地流动，有利于提高冷却水与翅片的热交换率。

可选地，第一吸收面21、第二吸收面22和第三吸收面23的材质可以采用金属材料，示例性地，金属材料可以为但不限于铜合金、铝合金或铁合金。在其他实施例中，也可对第一吸收面21、第二吸收面22和第三吸收面23进行表面处理，示例性地，对第一吸收面21、第二吸收面22和第三吸收面23的表面处理方式可以但不限于电镀或阳极氧化。材料不同，对杂散光的吸收能力不同，当吸收面吸收能力增加时，杂散光需要吸收的次数减少，但是为了将热量分散，需要调整第一吸收面21，以使得杂散光的反射角增加，杂散光反射的距离增加，杂散光在第一吸收面21、第二吸收面22和第三吸收面23上被均匀吸收。

可选地，当第一角度θ1半角为125毫弧度时，第二角度θ2半角可以为280毫弧度，本实施例中，0毫弧度＜θ1半角≤140毫弧度，280毫弧度≤θ2半角≤350毫弧度；激光发射装置100与杂散光吸收装置的距离为35毫米，第一通道12的最大内径尺寸可以为17毫米，最小内径尺寸可以为10毫米，第二通道24的内径可以为21毫米。

本实施例还提供一种激光加工头，包括上述方案中的杂散光吸收装置与激光发射部件100，激光发射部件100设于杂散光吸收机构上方且靠近反射部1。

本实施例还提供一种光纤激光器，包括上述方案中的激光加工头200。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。