專利名稱：一種溫區(qū)可控的激光加熱源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明述及一種溫區(qū)可控的激光加熱源，屬光電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激光器不僅是現(xiàn)代光通信不可缺少的工具，隨著大功率激光器的不斷發(fā)展，其還可作為一種環(huán)保、高效、清潔的加熱源來使用。尤其在光學(xué)器件熱加工中用途越來越廣泛， 例如，大功率激光器可以對光纖預(yù)制棒進(jìn)行熱熔融拉制出光纖，也可對光纖進(jìn)行熱熔融拉制出錐形光纖器件等。目前對光纖器件進(jìn)行熱加工的熱源主要有兩種
(1)采用氣體火焰加熱。選用氫氣或天然氣等可燃?xì)怏w，配以氧氣助燃作為加熱源。該方式成本低，熱效率較高，但氣流存在擾流會造成加熱區(qū)的溫場不穩(wěn)定從而影響加熱效果。 另外，由于燃?xì)庠谥苽溥^程中存在雜質(zhì)，雜質(zhì)燃燒后會附著在熱加工的器件上會對器件性能造成很大影響。(2)采用電加熱方式。通常選用石墨材料制成發(fā)熱電極，通電后使其發(fā)熱形成熱區(qū)。這種方式的溫場相對控制較為穩(wěn)定。但石墨材料本身在高溫時極易氧化燃燒，為避免石墨發(fā)熱體的消耗大多通入氬氣等惰性氣體作為保護(hù)氣，這又增加氣流的擾流。石墨發(fā)熱體加工成型后其熱區(qū)范圍也就固定成型，因此，加熱區(qū)域是不可變的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決光器件加工尤其是光纖器件制作中的熱源問題，提供一種溫區(qū)可控的激光加熱源。該裝置可靠性高、操作簡單、工作穩(wěn)定、熱區(qū)范圍可控且不會對器件造成污染，可為光纖預(yù)制棒或光纖等需要熱加工的工藝提供加熱源支持。用于加熱不同材料、不同幾何形狀的光纖預(yù)制棒，形成可精確控制的熔融溫區(qū)，以滿足拉制各種高性能特種光纖的需求。同時利用該熱源溫度場分布精確可控的特點，還可以對光纖進(jìn)行后續(xù)的熱處理和熱加工等。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種溫區(qū)可控的激光加熱源，包括一個錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)、若干套45°反射鏡控制系統(tǒng)、一個錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)和大功率激光器；所述錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)位于激光加熱源的頂部；所述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)位于激光加熱源的中部；所述45°反射鏡控制系統(tǒng)位于所述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)內(nèi)側(cè)；所述大功率激光器發(fā)射的激光依次入射到所述一個錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)上、所述若干套45°反射鏡控制系統(tǒng)上、所述一個錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)上， 最后反射會聚到加熱區(qū)的被加熱物。上述錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)為中空錐形環(huán)結(jié)構(gòu)，采用金屬材質(zhì)或光學(xué)玻璃，外側(cè)面為拋光或鍍高反射光學(xué)薄膜，錐體母線夾角為45°。上述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)為中空錐形環(huán)結(jié)構(gòu)，采用金屬材質(zhì)或光學(xué)玻璃，內(nèi)側(cè)面為拋光或鍍高反射光學(xué)薄膜，錐體母線夾角為任意角度分別對應(yīng)不同的加熱區(qū)域。
上述45°反射鏡控制系統(tǒng)包括45°反射鏡和電控五維調(diào)整架，所述45°反射鏡采用膠結(jié)或螺絲固定在所述電控五維調(diào)整架上，通過控制所述電控五維調(diào)整架的方位改變所述大功率激光器入射的激光的光路在加熱區(qū)形成不同尺寸的溫區(qū)，所述45°反射鏡控制系統(tǒng)的個數(shù)與大功率激光器入射的激光的光路數(shù)相同。上述大功率激光器入射的激光通過分束器分成兩路或多路激光束。本發(fā)明的工作原理
大功率激光器通過分束器分成若干束激光入射到幾個不同功能的反射鏡經(jīng)反射后最終會聚到加熱區(qū)加熱物上，并在加熱物上形成高溫區(qū)對其進(jìn)行高溫熔融熱加工。溫區(qū)的可控是通過45°反射鏡電控系統(tǒng)在三維空間的調(diào)節(jié)改變會聚光路，實現(xiàn)會聚區(qū)域即高溫加熱區(qū)的長度控制。更換不同錐體母線夾角的錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)可實現(xiàn)高溫區(qū)域激光會聚角度的變化，從而也可實現(xiàn)高溫區(qū)的溫場變化。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點
(1)可靠性高，操作簡單；
(2)高溫區(qū)穩(wěn)定，加熱溫區(qū)無污染；
(3)溫場可變，調(diào)節(jié)靈活能夠方便的制作不同要求的光纖器件。


圖1是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是45°反射鏡控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是加熱溫區(qū)的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例并結(jié)合

如下
如圖1所示，一種溫區(qū)可控的激光加熱源，包括一個錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)1、若干套 45°反射鏡控制系統(tǒng)2、一個錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)3和大功率激光器4 ；所述錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)1位于激光加熱源的頂部；所述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)3位于激光加熱源的中部；所述45°反射鏡控制系統(tǒng)2位于所述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)3內(nèi)側(cè)；所述大功率激光器4發(fā)射的激光6依次入射到所述一個錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)1上、所述若干套45°反射鏡控制系統(tǒng) 2上、所述一個錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)3上，最后反射會聚到加熱區(qū)5的被加熱物51。所述錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)1為中空錐形環(huán)結(jié)構(gòu)，采用金屬材質(zhì)或光學(xué)玻璃，外側(cè)面為拋光或鍍高反射光學(xué)薄膜，錐體母線夾角為45°。所述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)3為中空錐形環(huán)結(jié)構(gòu)，采用金屬材質(zhì)或光學(xué)玻璃，內(nèi)側(cè)面為拋光或鍍高反射光學(xué)薄膜，錐體母線夾角為任意角度分別對應(yīng)不同的加熱區(qū)域。如圖2和圖3所示，所述45°反射鏡控制系統(tǒng)2包括45°反射鏡21和電控五維調(diào)整架22，所述45°反射鏡21采用膠結(jié)或螺絲固定在所述電控五維調(diào)整架22上，通過控制所述電控五維調(diào)整架22的方位改變所述大功率激光器4入射的激光6的光路在加熱區(qū) 5形成不同尺寸的溫區(qū)52，所述45°反射鏡控制系統(tǒng)2的個數(shù)與大功率激光器4入射的激光6的光路數(shù)相同。所述的大功率激光器4入射的激光6通過分束器分成兩路或多路激光束。
權(quán)利要求
1.一種溫區(qū)可控的激光加熱源，其特征在于，包括一個錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)(1)、若干套45°反射鏡控制系統(tǒng)(2)、一個錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)(3)和大功率激光器(4)；所述錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)(1)位于激光加熱源的頂部；所述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)(3)位于激光加熱源的中部；所述45°反射鏡控制系統(tǒng)(2)位于所述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)(3)內(nèi)側(cè)；所述大功率激光器(4)發(fā)射的激光(6)依次入射到所述一個錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)(1)上、所述若干套 45°反射鏡控制系統(tǒng)(2)上、所述一個錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)(3)上，最后反射會聚到加熱區(qū) (5)的被加熱物(51)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫區(qū)可控的激光加熱源，其特征在于，所述錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)(1)為中空錐形環(huán)結(jié)構(gòu)，采用金屬材質(zhì)或光學(xué)玻璃，外側(cè)面為拋光或鍍高反射光學(xué)薄膜，錐體母線夾角為45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫區(qū)可控的激光加熱源，其特征在于，所述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)(3)為中空錐形環(huán)結(jié)構(gòu)，采用金屬材質(zhì)或光學(xué)玻璃，內(nèi)側(cè)面為拋光或鍍高反射光學(xué)薄膜，錐體母線夾角為任意角度分別對應(yīng)不同的加熱區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫區(qū)可控的激光加熱源，其特征在于，所述45°反射鏡控制系統(tǒng)(2)包括45°反射鏡(21)和電控五維調(diào)整架(22)，所述45°反射鏡(21)采用膠結(jié)或螺絲固定在所述電控五維調(diào)整架(22)上，通過控制所述電控五維調(diào)整架(22)的方位改變所述大功率激光器(4)入射的激光(6)的光路在加熱區(qū)(5)形成不同尺寸的溫區(qū)(52)， 所述45°反射鏡控制系統(tǒng)(2)的個數(shù)與大功率激光器(4)入射的激光(6)的光路數(shù)相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫區(qū)可控的激光加熱源，其特征在于，所述大功率激光器(4 )入射的激光(6 )通過分束器分成兩路或多路激光束。
全文摘要
本發(fā)明述及一種溫區(qū)可控的激光加熱源，包括一個錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)、若干套45°反射鏡控制系統(tǒng)、一個錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)和大功率激光器；所述錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)位于激光加熱源的頂部；所述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)位于激光加熱源的中部；所述45°反射鏡控制系統(tǒng)位于所述錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)內(nèi)側(cè)；所述大功率激光器發(fā)射的激光依次入射到所述一個錐形外側(cè)面反射鏡環(huán)上、所述若干套45°反射鏡控制系統(tǒng)上、所述一個錐形內(nèi)側(cè)面反射鏡環(huán)上，最后反射會聚到加熱區(qū)的被加熱物。本發(fā)明采用兩個反射鏡環(huán)和電控反射鏡系統(tǒng)共同完成對激光光路的控制，形成可精確控制的熔融溫區(qū)，適用于加熱不同材料、不同幾何形狀的光纖預(yù)制棒及器件的需求。
文檔編號C03B37/025GK102540340SQ20121004315
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者王廷云, 藍(lán)魯剛, 郭強(qiáng), 陳娜, 高芳芳 申請人:上海大學(xué)