一种无胶化qbh激光输出头
技术领域
1.本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种无胶化qbh激光输出头。
背景技术：2.光纤激光器凭借其结构紧凑、转换效率高、光束质量好、容易散热等突出优势，成为近年来增长最快的激光器种类，在工业激光器中占比超50％。激光输出头是光纤激光器的核心器件，主要作用是进行激光柔性输出，使输出的激光应用于后端加工中。
3.光纤激光器被广泛应用于切割、焊接、钻孔等材质加工领域，应用环境复杂，这要求激光输出头具备高可靠性，能满足各种环境要求；此外，随着激光输出功率向万瓦级别提升，激光应用时从加工材质表面返回到输出头的功率也越来越高，这要求激光输出头能够承受高回返光，避免加工过程中输出头内部热量聚集导致烧断。
4.qbh(quartz block head)是最常见的一种激光输出头，当前qbh制造过程中固定石英端帽和后端光纤的主流方式是点紫外胶或热固化胶，通过胶水固化保证石英端帽和后端光纤无法移动，这种方式存在以下缺点：
①
高功率qbh内部通常会对光纤进行毛化处理，以剥除残余泵浦光和部分回返光，光纤毛化后侧向力的承受能力降低，若用胶水固定石英端帽和后端光纤，由于胶水与金属及石英的膨胀系数不同，在高低温不同环境下，胶水对光纤产生应力，容易导致中间的光纤毛化区折断从而失效；
②
在高回返光作用下，点胶固定容易引起输出头发热甚至烧纤；
③
点胶固定需要严格控制胶水用量及胶水固化时间，工艺步骤多，制作效率降低；点胶后若测试不合格，石英端帽与光纤拆卸困难，难以返修。
5.目前有专利提出无胶化固定石英端帽的方案，一种是将石英端帽输出端设置倒角，通过金属压圈压住倒角，另一种是将窗口片底座设置多个引脚，通过引脚径向弯折抱紧内水管，从而固定端帽。两种方案均只针对石英端帽，而后端光纤仍采用点胶方式固定，仍会存在上述问题。此外，第一种方案针对的是无需适配器的激光输出头，而qbh需要与适配器配合使用，这意味着qbh输出头前端尺寸受限，若增加金属压圈，还需将水冷通道延长至金属压圈处，以避免热量在此聚集、烧毁石英镀膜面，而这在尺寸受限的情况下难以实现；第二种方案中窗口片底座上的引脚经多次弯折会产生疲劳，且在振动环境下窗口片引脚会发生松动导致无法抱紧端帽。
6.鉴于此，如何克服现有技术所存在的缺陷，是本技术领域待解决的问题。
技术实现要素：7.本实用新型要解决的技术问题是如何解决常规点胶方式对石英端帽和后端光纤进行固定时，胶水会对光纤产生应力，容易导致中间的光纤毛化区折断从而失效、高回返光下点胶固定容易引起输出头发热甚至烧纤、点胶固定的方式制作效率低、难返修的问题。
8.本实用新型是这样实现的：
9.本实用新型提供一种无胶化qbh激光输出头，包括水冷主体1、锥形槽2、石英端帽3、窗口片固定盖4、光纤5和光纤固定部件6；
10.所述水冷主体1的内壁沿垂直光纤5安装方向旋转延展，以形成两端开口的第一腔体11，所述第一腔体11的一端设置有两端开口的锥形槽2，所述石英端帽3设置在所述锥形槽2内；
11.所述光纤固定部件6设置有沿光纤5轴向方向上的第一贯穿孔64，所述光纤固定部件6上设置有螺母61，以及带有第一内螺纹且垂直于光纤5轴向预设深度的安装孔62；所述第一贯穿孔64横截面与所述安装孔62底部相交，并在所述安装孔62底部形成一个用于容置光纤的凹槽65，所述光纤5的一端通过所述锥形槽2的开口与石英端帽3连接，光纤5的另一端插入所述第一贯穿孔64并搁置在所述凹槽65内，所述螺母61设有第一外螺纹，所述第一外螺纹与所述第一内螺纹相匹配，螺母61旋入所述安装孔62，直至与所述光纤5抵接，以便于将所述光纤5与所述光纤固定部件6固定；
12.所述窗口片固定盖4的内部设置有第二内螺纹，所述水冷主体1靠近石英端帽3侧的外壁上设置有第二外螺纹，并且，所述第二外螺纹上设置有至少两条沟槽13，所述沟槽13沿光纤5的轴向设置，并将所述第二外螺纹分成至少两段，所述第二外螺纹的材质比所述第二内螺纹的材质软，以便于所述窗口片固定盖4与所述水冷主体1外壁固定并形成自锁结构。
13.优选的，所述外壳体7套接在所述水冷主体1的外壁上，形成密封的第二腔体12，以便于通入冷却水给光纤5降温。
14.优选的，所述窗口片固定盖4的端部设置有窗口片41，所述窗口片41为镀有增透膜的石英片，所述窗口片41的直径大于所述石英端帽的直径，所述石英端帽3设置在窗口片41与窗口片固定盖4所形成的空间内，以便于保护石英端帽3。
15.优选的，所述锥形槽2包括锥形部，所述锥形槽2的锥形部设置在所述第一腔体11内，所述石英端帽3的形状和尺寸与所述锥形槽2相匹配，所述石英端帽3的锥形端插入所述锥形槽2与所述锥形槽2的锥形部抵接，以便于所述石英端帽3向水冷主体(1)传导热量。
16.优选的，所述安装孔62内设置有软垫63，所述软垫63搁置在所述安装孔62内的光纤5上，以避免所述螺母61对光纤5造成损伤。
17.优选的，所述外壳体7上设置有第一开口71和第二开口72，冷却水从所述第一开口71进，从所述第二开口72出，以便于对内部的光纤5进行降温。
18.优选的，所述第一腔体11内垂直于光纤5轴线方向上设置有反光垫8，所述反光垫8沿光纤5轴向方向设置有第二贯穿孔，所述第一贯穿孔64、所述第二贯穿孔和所述锥形部的开口处于同一轴线上，所述光纤5设置在所述反光垫8的第二贯穿孔内，以便于将所述光纤5固定。
19.优选的，所述石英端帽3对应的熔接点与反光垫8之间的光纤5包层表面采用毛化处理，使得进入所述石英端帽3的部分回返光被剥除并被水冷主体1吸收，以防止光纤5烧断。
20.优选的，所述水冷主体1的内壁上设置有螺纹，以便于增加散热面积和吸收内部散射的激光。
21.优选的，所述水冷主体1和外壳体7为高导热材质制成，以便于导热。
22.本实用新型所采取的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：
23.本实用新型相比于现有技术而言，优点在于：本实用新型是一种无胶化qbh激光输
出头，窗口片固定盖上的螺纹与水冷主体上的螺纹形成自锁结构，以将石英端帽3固定在水冷主体上，光纤固定部件上的螺母和安装孔相互配合将后端光纤固定在水冷主体上，对光纤5与石英端帽3均采用无胶方式固定，可以有效避免胶水会对光纤产生应力的问题，还可以避免高回返光下胶水所引起的输出头发热甚至烧纤的问题；本实用新型利用窗口片固定盖4与带沟槽13的水冷主体1之间紧密配合，实现对石英端帽3的锁紧，方式更为直接有效，且在qbh输出头上易于实现，同时该方式具备更高的可靠性，在长期使用过程中锁紧结构不易变形，紧固力强，不受振动环境的影响。除此之外，本实用新型采用机械方式固定光纤5，操作简便，制作效率高。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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它的附图。
25.图1为本实用新型实施例提供的一种无胶化qbh激光输出头剖视图；
26.图2为本实用新型实施例提供的一种无胶化qbh激光输出头的整体结构示意图；
27.图3为本实用新型实施例提供的一种无胶化qbh激光输出头的沟槽结构示意图；
28.图4为本实用新型实施例提供的一种无胶化qbh激光输出头内光纤固定部件与水冷主体的连接结构示意图；
29.图5为本实用新型实施例提供的一种无胶化qbh激光输出头水冷主体内的第二腔体结构示意图；
30.图6为本实用新型实施例提供的一种无胶化qbh激光输出头的光纤固定部件结构示意图；
31.其中，附图标记为：
32.1-水冷主体；11-第一腔体；12-第二腔体；13-沟槽；2-锥形槽；3-石英端帽；4-窗口片固定盖；41-窗口片；5-光纤；6-光纤固定部件；61-螺母；62-安装孔；63-软垫；64-第一贯穿孔；65-凹槽；7-外壳体；71-第一开口；72-第二开口；8-反光垫。
具体实施方式
33.在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.实施例1：
36.本实用新型实施例提供一种无胶化qbh激光输出头，如图1-5所示，包括水冷主体
1、锥形槽2、石英端帽3、窗口片固定盖4、光纤5和光纤固定部件6；
37.所述水冷主体1的内壁沿垂直光纤5安装方向旋转延展，以形成两端开口的第一腔体11，所述第一腔体11的一端设置有两端开口的锥形槽2，所述石英端帽3设置在所述锥形槽2内，所述光纤固定部件6与所述第一腔体11的另一端螺纹连接；
38.所述光纤固定部件6设置有沿光纤5轴向方向上的第一贯穿孔64，所述光纤固定部件6上设置有螺母61，以及带有第一内螺纹且垂直于光纤5轴向预设深度的安装孔62；所述第一贯穿孔64横截面与所述安装孔62底部相交，并在所述安装孔62底部形成一个用于容置光纤的凹槽65，所述光纤5的一端通过所述锥形槽2的开口与石英端帽3连接，光纤5的另一端插入所述第一贯穿孔64并搁置在所述凹槽65内，所述螺母61设有第一外螺纹，所述第一外螺纹与所述第一内螺纹相匹配，螺母61旋入所述安装孔62，直至与所述光纤5抵接，以便于将所述光纤5与所述光纤固定部件6固定；
39.所述窗口片固定盖4的内部设置有第二内螺纹，所述水冷主体1靠近石英端帽3侧的外壁上设置有第二外螺纹，并且，所述第二外螺纹上设置有至少两条沟槽13，所述沟槽13沿光纤5的轴向设置，并将所述第二外螺纹分成至少两段，所述第二外螺纹的材质比所述第二内螺纹的材质软，以便于所述窗口片固定盖4与所述水冷主体1外壁固定并形成自锁结构。其中，第二外螺纹和第二内螺纹为锥形螺纹，具有自紧效果。
40.本实用新型的水冷主体1的内壁所形成的第一腔体11的一端设置有锥形槽2，石英端帽3的锥形端与锥形槽2的锥形部的开口对准，石英端帽3的锥形端卡入锥形槽2的锥形部内，光纤5的一端通过锥形部处的开口与是石英端帽3的锥形端进行熔接固定，光纤固定部件6内设置有沿光纤5轴向方向的第一贯穿孔64，光纤5的另一端从第一腔体11内插入第一贯穿孔64，并从第一贯穿孔64穿出，然后利用所述螺母61与设置在光纤固定部件6轴向的安装孔62将光纤5固定。本实用新型第二内螺纹和第二外螺纹可以但不限于英制锥形螺纹，第二外螺纹和第二内螺纹相互配合，形成自锁效果的自锁结构。本实用新型的第二外螺纹的材质比第二内螺纹的材质软，例如：第二内螺纹选用不锈钢材质，第二外螺纹选用紫铜材质，紫铜材质比不锈钢材质软；当不锈钢材质的窗口片固定盖4拧到水冷主体1上时，由于水冷主体1紫铜材质偏软且第二外螺纹上开有多条沟槽13，窗口片固定盖4越往下拧，水冷主体1会受到窗口片固定盖4向内的挤压力，将石英端帽3从四周包裹锁紧，从而实现了机械自锁固定，无需点胶处理。为了避免螺母61旋入所述安装孔62内，对光纤5造成损伤，本实用新型所述安装孔62内设置有软垫63，所述软垫63搁置在所述安装孔62内的光纤5上，以避免所述螺母61对光纤5造成损伤。除此之外，光纤固定部件6与第一腔体11的连接可以为螺纹连接，也可以为其它方式进行固定连接。值得注意的是，如图5和图6所示，本实用新型实施例的第一贯穿孔64与安装孔62所形成的凹槽65的深度应略小于第一贯穿孔64的直径，以便于螺母61通过软垫63能将光纤卡紧。除此之外，本实用新型实施例凹槽65实际是由第一贯穿孔64与安装孔62底部所形成的结构。本实用新型对传能光纤5与石英端帽3均采用无胶方式固定，可以有效避免点胶所带来的风险；本实用新型利用窗口片固定盖4与带沟槽13的水冷主体1之间紧密配合，实现对石英端帽3的锁紧，方式更为直接有效，且在qbh输出头上易于实现，同时该方式具备更高的可靠性，在长期使用过程中锁紧结构不易变形，紧固力强，不受振动环境的影响。除此之外，本实用新型采用机械方式固定光纤5，操作简便，制作效率高。
41.为了阐述本实用新型实施例完整的方案，接下来对本实用新型的细节做详细的描述。所述锥形槽2包括锥形部，所述锥形槽2的锥形部设置在所述第一腔体11内，所述石英端帽3的形状和尺寸与所述锥形槽2相匹配，所述石英端帽3的锥形端插入所述锥形槽2与所述锥形槽2的锥形部抵接，以便于所述石英端帽3向水冷主体1传导热量。
42.进一步的，如图2和图5所示，本实用新型还包括外壳体7，所述外壳体7套接在所述水冷主体1的外壁上，形成密封的第二腔体12，以便于通入冷却水给光纤5降温；并且，所述外壳体7上设置有第一开口71和第二开口72，冷却水从所述第一开口71进，从所述第二开口72出，以便于对内部的光纤5进行降温。
43.如图2所示，本实用新型的水冷主体1内设有封闭空腔，封闭空腔内装有冷却水，可以有效的给工作的激光输出头进行降温。为了更好的给本实用新型输出头内的传能光纤5和石英端帽3进行降温，本实用新型实施例在水冷主体1的外壁上设置第一开口71和第二开口72，其中一个开口作为进水口，另一个开口作为出水口，将冷却水从第一开口71注入水冷主体1内的空腔中，从第二开口72流出，通过冷却水带走传能光纤5和石英端帽3的热量，给其降温，通过冷却水循环可以快速的进行降温。值得注意的是，本实用新型通常将第一开口71和第二开口72分别设置在水冷主体1的上下端，将冷却水从下方的开口进，从上方的开口出，以便于更好的降温。此外，本实用新型所述水冷主体1和外壳体7为高导热材质制成(例如采用紫铜经过镀金或镀镍制成)，以便于导热；并且，所述水冷主体1的内壁上设置有螺纹，以便于增加散热面积和更好的吸收内部散射的激光。
44.在使用本实用新型的输出头的过程中，为了避免石英端帽3在使用的过程中，与外物直接接触造成磕碰损伤。本实用新型所述窗口片固定盖4的端部设置有窗口片41，所述窗口片41为镀有增透膜的石英片，所述窗口片41的直径大于所述石英端帽3的直径，所述石英端帽3设置在窗口片41与窗口片固定盖4所形成的空间内，以便于保护石英端帽3。本实用新型设置有窗口片固定盖4，通过窗口片固定盖4套接在水冷主体1的一端，将石英端帽3盖在窗口片固定盖4内，并通过窗口片41盖住窗口片固定盖4的端部，在保证不影响石英端帽3使用的前提下，可以有效的避免石英端帽3磕碰受损。
45.进一步的，如图1所示，所述第一腔体11内垂直于光纤5轴线方向上设置有反光垫8，所述反光垫8沿光纤5轴向方向设置有第二贯穿孔，所述第一贯穿孔64、所述第二贯穿孔和所述锥形部的开口处于同一轴线上，所述光纤5设置在所述反光垫8的第二贯穿孔内，以便于将所述光纤5固定。本实用新型的水冷主体1内部设置有反光垫8，反光垫8可由但不限于由石英镀高反膜或者金属镀高反材质制成，反光垫8内设置有第二贯穿孔(第二贯穿孔通常设置在反光垫8的中心处)，光纤5可从第二贯穿孔中穿过，一方面可以将进入输出头内部的激光进行反射，避免激光对光纤固定部件6侧的器件造成损伤；另一方面可以保证光纤5、石英端帽3和熔接点保持在同一直线上。除此之外，本实用新型所述石英端帽3对应的熔接点与反光垫8之间的光纤5包层表面采用毛化处理，使得进入所述石英端帽3的部分回返光被剥除并被水冷主体1吸收，以防止光纤5烧断。
46.本实用新型通过机械的方式固定石英端帽3和尾端的光纤5，避免长期应用过程中胶水对光纤5产生应力导致毛化区光纤5断裂，提升激光输出头在各种复杂应用环境下的可靠性；同时无胶化设计降低了高回返光作用下激光输出头内部聚热甚至烧断光纤的风险，提升回返光耐受性；本实用新型通过机械方式固定可以提升激光输出头的制作效率，也便
于后续的拆卸返修；除此之外，本实用新型利用窗口片固定盖4与带沟槽13的水冷主体1之间紧密配合，实现对石英端帽3的锁紧，形成自锁结构，方式更为直接有效，且在qbh输出头上易于实现，同时本实用新型的方式具备更高的可靠性，在长期使用过程中锁紧结构不易变形，紧固力强，基本上不受振动环境的影响。
47.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。