本发明属于光纤无源器件制造,具体涉及一种磁控光束定位装置。
背景技术:
1、激光技术作为一种重要的战略支撑技术,其应用范围广泛,包括但不限于精密制造、切割、焊接、表面处理等,激光技术在这些产业中的应用,显著提高了产业的生产效率和产品质量,推动了工业智能化进程。
2、其中,功率的提升作为激光技术发展的一个重要分支,功率合成是功率提升的主要方法,其主要通过对输出光束进行控制,从而在目标点进行光束叠加,再通过调节激光输出功率、激光输出孔径数、相关激光参数,实现能量密度更高、光束质量更好的光束合成。
3、在进行光束合成过程中,光束的定位与偏转是最重要也是最基础的一步,需要对激光器输出的激光束进行快速、大范围调节以保证实际合成效果。传统方法是采用快速发射镜,但是对于合成路数较多的情况来说,快反镜的使用无疑将增加系统的体积,并且在合成路数增多的情况下,为后续的装调、维护、维修等也造成了很多的麻烦,而另一种方法是采用压电陶瓷,推动作为激光输出端面的光纤尖端进行高频振动,然而随着激光器输出功率的提升,光纤尖端将无法满足高功率输出,激光输出必然需要替换为石英端帽输出,从而提高激光器的稳定性。然而利用压电陶瓷进行光束偏摆的方法,无法同时做到千赫兹、百微米的偏摆,主要是因为受限于压电陶瓷的性质,另外也跟安装结构有关,端帽在安装时为了与压电陶瓷保持联动,使用了轻薄结构的十字梁,在高频偏摆运动过程中,在某个方向运动时,会受到十字梁其他方向金属结构刚度的影响,引起偏摆量降低,更容易引起石英端帽损坏。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种,本发明提供了一种磁控光束定位装置,能够实现光束的高频率、大振幅的位置变化。
2、为实现上述目的,本发明提供一种磁控光束定位装置,其包括主体机构、发射机构和悬浮定位机构;
3、所述主体机构包括底座和固定梁;所述固定梁沿所述底座的一侧环向间隔设置为多个,且所述固定梁的一端固定在所述底座的侧边,另一端为悬空端;
4、所述悬浮定位机构包括第一电磁线圈和悬浮定位件;所述第一电磁线圈沿环向间隔设置为多个,并将所述第一电磁线圈固定设置在所述固定梁的悬空端;所述悬浮定位件可在多个所述第一电磁线圈的磁力作用下悬浮,并通过调节所述第一电磁线圈的电流大小和磁极方向,控制所述悬浮定位件进行偏摆;
5、所述发射机构包括传能光纤和石英端帽,所述传能光纤与所述石英端帽连接;所述石英端帽背离所述传能光纤的一端为激光发射端,并将其固定连接在所述悬浮定位件上,以随所述悬浮定位件进行偏摆。
6、作为本发明的进一步改进,所述悬浮定位件上设置有内径与所述石英端帽外径相匹配的中空结构,所述石英端帽穿设并固定在所述中空结构内。
7、作为本发明的进一步改进,所述悬浮定位件上设置有第一导磁件;所述第一导磁件为整块包覆在所述石英端帽的外周,或者,所述第一导磁件为沿所述石英端帽外周环向间隔布设为多个。
8、作为本发明的进一步改进,所述底座包括底盘和凸起结构,所述固定梁的一端连接在所述底盘上;所述凸起结构内部中空,并设置在所述底盘靠近所述固定梁的一侧,与所述底盘形成t型结构;
9、所述传能光纤的一端依次穿过所述底盘、所述凸起结构的内部中空,与所述石英端帽连接。
10、作为本发明的进一步改进,还包括随动机构,所述随动机构包括第二电磁线圈和第二导磁件;
11、所述第二电磁线圈设置为多个,并沿环向间隔设置在所述凸起结构的中空内壁上;
12、所述第二导磁件对应所述第二电磁线圈设置,并固定套设在所述传能光纤的外周,使得所述传能光纤可在所述第二导磁件和所述第二电磁线圈的作用下悬浮或固定。
13、作为本发明的进一步改进,所述第二导磁件由所述传能光纤的部分外护套环向剥除,并在剥除后的部分涂覆导磁镀层形成,且所述导磁镀层的厚度大于所述传能光纤的剥除厚度。
14、作为本发明的进一步改进,所述第二导磁件由所述传能光纤的部分外护套环向剥除,并在剥除部分的外周套设导磁块形成。
15、作为本发明的进一步改进,还包括至少一个探测器,以对所述悬浮定位件的位移进行探测;
16、所述探测器设置在所述底盘靠近所述凸起结构一端的端面上;或者所述探测器设置在所述凸起结构背离所述底盘一端的端面上。
17、作为本发明的进一步改进,所述固定梁为不导磁材料制成,并将所述固定梁设置为伸缩结构;对应所述固定梁还设置有限位螺丝旋钮,以通过所述限位螺丝旋钮实现所述固定梁的伸长或缩短,调整所述第一电磁线圈的轴向位置。
18、作为本发明的进一步改进,所述第一电磁线圈在所述底座的一侧沿环向均匀设置四个,每个所述电磁线圈的匝数根据所述悬浮定位件及所述石英端帽的重量确定。
19、上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
20、总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,具有的有益效果包括:
21、(1)本发明的磁控光束定位装置,其通过在悬浮定位机构内沿环向设置多个第一电磁线圈,以在多个第一电磁线圈的引力或斥力作用下,将悬浮定位件悬浮在各第一电磁线圈之间,并通过将与石英端帽固定在悬浮定位件上,以通过调节电磁线圈的磁力大小和磁极方向,实现悬浮定位件的规则运动,进而实现石英端帽的高频率、大振幅的摆动。
22、(2)本发明的磁控光束定位装置,其通过对应传能光纤设置随动机构,以在第二电磁线圈的作用下,将传能光纤的位置进行固定或者悬浮,以在石英端帽高频摆动时,通过控制第二电磁线圈的磁力大小和磁极方向使得传能光纤随之移动,增加发射机构的自由度和柔韧性,同时提高了石英端帽的可移动范围。
23、(3)本发明的磁控光束定位装置,其通过设置探测器,对悬浮定位件的位移进行探测,从而实现对磁场中电流的反馈,达到闭环控制的目的。
24、(4)本发明的磁控光束定位装置,其通过将固定梁设置为伸缩结构,以通过固定梁的伸长或缩短,调整第一电磁线圈的位置,进而在不损伤石英端帽的情况下,对石英端帽悬浮的前后位置进行微调,以对系统的焦距误差进行补偿。
25、(5)本发明的磁控光束定位装置,其结构简单,设计合理,通过电磁线圈的通断、电流的大小及电流方向,实现了在电磁线圈磁场作用下,光束的高频率、大振幅的位置变化,增大了石英端帽位置移动的自由度,实现更大范围的偏摆,具有较好的应用前景和推广价值。
1.一种磁控光束定位装置,其特征在于,包括主体机构、发射机构和悬浮定位机构;
2.根据权利要求1所述的磁控光束定位装置,其特征在于,所述悬浮定位件上设置有内径与所述石英端帽外径相匹配的中空结构,所述石英端帽穿设并固定在所述中空结构内。
3.根据权利要求2所述的磁控光束定位装置,其特征在于,所述悬浮定位件上设置有第一导磁件;所述第一导磁件为整块包覆在所述石英端帽的外周,或者,所述第一导磁件为沿所述石英端帽外周环向间隔布设为多个。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的磁控光束定位装置,其特征在于,所述底座包括底盘和凸起结构,所述固定梁的一端连接在所述底盘上;所述凸起结构内部中空,并设置在所述底盘靠近所述固定梁的一侧,与所述底盘形成t型结构;
5.根据权利要求4所述的磁控光束定位装置,其特征在于,还包括随动机构,所述随动机构包括第二电磁线圈和第二导磁件;
6.根据权利要求5所述的磁控光束定位装置,其特征在于,所述第二导磁件由所述传能光纤的部分外护套环向剥除,并在剥除后的部分涂覆导磁镀层形成,且所述导磁镀层的厚度大于所述传能光纤的剥除厚度。
7.根据权利要求6所述的磁控光束定位装置,其特征在于,所述第二导磁件由所述传能光纤的部分外护套环向剥除,并在剥除部分的外周套设导磁块形成。
8.根据权利要求4所述的磁控光束定位装置,其特征在于,还包括至少一个探测器,以对所述悬浮定位件的位移进行探测;
9.根据权利要求1所述的磁控光束定位装置,其特征在于,所述固定梁为不导磁材料制成,并将所述固定梁设置为伸缩结构;对应所述固定梁还设置有限位螺丝旋钮,以通过所述限位螺丝旋钮实现所述固定梁的伸长或缩短,调整所述第一电磁线圈的轴向位置。
10.根据权利要求1~3、5~9中任一项所述的磁控光束定位装置,其特征在于,所述第一电磁线圈在所述底座的一侧沿环向均匀设置四个,每个所述电磁线圈的匝数根据所述悬浮定位件及所述石英端帽的重量确定。
