一种杂散光吸收机构、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机构、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，激光器输出的杂散光的功率开始增大，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机构，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机构，该杂散光吸收机构包括：

壳体，所述壳体用于通过加工激光且吸收杂散光，所述壳体包括：

吸收部，所述吸收部包括吸收腔与开口，所述吸收腔沿第一方向延伸，所述开口沿第二方向开设；所述第一方向与所述加工激光的发射方向平行；

反射部，所述反射部设有反射面，所述反射面用于反射所述杂散光并将所述杂散光通过所述开口反射入所述吸收腔。

可选地，所述壳体为圆筒状，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，所述第一通道的直径尺寸沿靠近所述吸收部的方向逐渐减小。

可选地，所述吸收腔包括第一侧壁、第二侧壁与底壁，所述杂散光通过所述开口进入后抵达所述第一侧壁，所述第一侧壁用于吸收部分所述杂散光并将剩余的所述杂散光反射至所述第二侧壁，所述第二侧壁用于吸收部分所述杂散光并将剩余的所述杂散光反射至所述第一侧壁。

可选地，所述第一侧壁与所述壳体的中心线平行，所述第二侧壁沿靠近所述反射部的方向向所述壳体的中心倾斜。

可选地，所述吸收腔还包括第三侧壁，所述第三侧壁与所述第二侧壁远离所述开口侧连接；所述第一侧壁还能将所述杂散光反射至所述第三侧壁，所述第三侧壁用于吸收部分所述杂散光并将所述剩余的杂散光反射至所述第一侧壁，经过所述第三侧壁反射至所述第一侧壁的所述杂散光会被反射至第二侧壁。

可选地，所述第三侧壁沿靠近所述反射部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机构与激光发射装置，所述激光发射装置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机构，该杂散光吸收机构通过反射部与吸收部的设置，使得加工激光能够穿过杂散光吸收机构，杂散光被反射面反射通过开口进入吸收部，杂散光在吸收部被吸收，降低了光纤激光器加工头的温度，提高加工稳定性，保证工件品质。

附图说明

图1为本实用新型实施例中杂散光吸收机构的结构示意图；

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、第一侧壁；22、第二侧壁；23、第三侧壁；24、开口；25、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机构，该杂散光吸收机构包括壳体，壳体用于通过加工激光且吸收杂散光，壳体包括吸收部2与反射部1，吸收部2包括吸收腔与开口24，吸收腔沿第一方向延伸，开口24沿第二方向开设；第一方向与第二方向呈钝角或者直角设置，优选为直角；第一方向与加工激光的发射方向平行；加工激光的发射方向指的是加工激光的中心线方向；反射部1设有反射面11，反射面11用于反射杂散光并将杂散光通过开口24反射入吸收腔。其中，第二方向为吸收腔朝向壳体中心线的方向。

本实施例通过反射部1与吸收部2的设置，使得激光发射装置100发射的第一角度θ1的激光能够穿过杂散光吸收机构，且激光发射装置100发射的第二角度θ2的激光被反射面11反射通过开口24进入吸收部2，第二角度θ2的杂散光在吸收部2被吸收，吸收腔沿第一角度的激光发射方向设置，第一方面，能将杂散光进行吸收，降低了光纤激光加工头的温度，提高加工稳定性，保证工件品质；第二方面，加工激光穿过壳体时不会进入吸收腔，杂散光进入吸收腔后能避免杂散光对加工激光产生影响；第三方面，使得壳体的延伸方向可以与加工激光发射的方向平行，避免了在加工激光的垂直方向设置吸收组件，减小了光纤激光器的径向尺寸，也减小了光纤激光器的整体尺寸。

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，壳体为圆筒状，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，且能够对加工激光外周的杂散光进行吸收。

进一步地，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的直径尺寸沿靠近吸收部2的方向逐渐减小。吸收部2设有第二通道25，加工激光可以顺利通过第一通道12与第二通道25，且不会被反射。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反射的杂散光线会收拢，避免发散，有利于减小第一吸收面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。

进一步地，第一方向与壳体的中心线方向平行。具体地，吸收腔为环绕壳体中心线设置的腔体，包括第一侧壁21、第二侧壁22与底壁，杂散光通过开口24进入吸收腔后抵达第一侧壁21，第一侧壁21用于吸收部分杂散光并将剩余的杂散光反射至第二侧壁22，第二侧壁22用于吸收部分杂散光并将剩余的杂散光反射至第一侧壁21。具体地，第一侧壁21与壳体的中心线平行，第二侧壁22沿靠近反射部1的方向向壳体的中心倾斜，即第二侧壁22距离壳体中心线的尺寸沿远离反射部1方向逐渐扩大，底壁与壳体的中心线垂直。可选地，第二侧壁22与壳体的中心线的夹角可以为2度，该设置一方面，结构简单，便于设计与生产，且能实现杂散光被反复反射与吸收，另一方面，第二侧壁22的设置使得杂散光的反射角度会变小，使得杂散光在第一侧壁21与第二侧壁22之间的反射次数增加，提高了吸收部2吸收杂散光的效率。

可选地，杂散光能在第一侧壁21与第二侧壁22之间多次反射。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侧壁21与第二侧壁22的长度等因素确定，该设置能进一步提高吸收部2对杂散光的吸收效果。

可选地，吸收腔还包括第三侧壁23，第三侧壁23与第二侧壁22远离开口24侧连接；第一侧壁21还能将杂散光反射至第三侧壁23，第三侧壁23用于吸收部分杂散光并将剩余的杂散光反射至第一侧壁21，经过第三侧壁23反射至第一侧壁21的杂散光会被反射至第二侧壁22。具体地，第三侧壁23沿靠近反射部1的方向向壳体的中心倾斜，即环状结构的第三侧壁23的内径沿靠近远离第二侧壁22的方向逐渐增加。该设置结构简单，便于设计与生产，且能实现杂散光反复被反射与吸收，尤其是能实现在加工激光正常向下射出的基础上，杂散光在吸收腔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腔内的反射次数，提高了吸收腔对杂散光的吸收率。可选地，第三侧壁23平行于加工激光。

可选地，反射部1最小的内径尺寸大于吸收部2最小的内径尺寸，且吸收部2的内部腔体的直径沿远离反射部1方向逐渐增加。该设置能帮助通过反射部1的加工激光顺利通过吸收部2，还能对杂散光进行筛选，避免其与加工激光共同在激光加工头200内传输，有效降低了激光加工头200加工过程的温度，提高了加工稳定性。

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，散热部还可以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，会在翅片之间流畅地流动，有利于提高冷却水与翅片的热交换率。

可选地，第一侧壁21、第二侧壁22和第三侧壁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，也可对各金属材料进行表面处理，示例性地，对第一侧壁21、第二侧壁22和第三侧壁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，吸收能力不同，当吸收面的吸收能力增加时，杂散光需要吸收的次数减少，但是为了将热量分散，需要将第二侧壁22与壳体中心线的夹角减小，以使得杂散光的反射角增加，进而杂散光反射的距离增加，杂散光在第一侧壁21、第二侧壁22和第三侧壁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与杂散光吸收机构的距离为35毫米，第一通道12的最大内径尺寸可以为17毫米，最小内径尺寸为10毫米。

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，进而导致反射与吸收能力受损。为此，本实施例中，可选地，反射部1还设有导向面13，导向面13沿靠近吸收部2方向向远离壳体中心线方向倾斜，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，避免生成锐角，提高杂散光吸收机构的耐久度；另一方面，能使第一角度θ1的加工激光透过，不被遮挡。

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机构与激光发射装置100，激光发射装置100设于所述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。