一种光纤激光器

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种光纤激光器。

背景技术

光纤激光器主要由泵浦源、合束器、光纤光栅、有源光纤、无源光纤、剥膜器、激光控制、激光驱动和激光输出头等元器件构成，光纤激光器在工业加工、通讯、军事国防安全和医疗器械仪器设备等技术领域有着广泛应用。

而光纤激光器自身的体积限制了光纤激光器应用领域的进一步发展，故而需要减小光纤激光器的体积，图1为现有的功率为3KW的业内小型光纤激光器，由IPG-阿帕奇光纤激光技术有限公司生产，其型号为YLR-3000-U-K，其长宽高尺寸为760mm×448mm×88mm，图2为现有的功率为6KW的业内小型光纤激光器，也是由IPG-阿帕奇光纤激光技术有限公司生产，其型号为YLR-6000-U，其长宽高尺寸为760mm×448mm×177mm。虽然，IPG-阿帕奇光纤激光技术有限公司的上述两款光纤激光器达到了较小尺寸设计，但是随着各个技术领域为了节约运输成本、用料成本以及提升产品的竞争力，也在向小型化发展，使得现有小型光纤激光器的尺寸无法满足更高的尺寸需求，需要进一步减小光纤激光器的尺寸。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种光纤激光器，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种光纤激光器，包括泵浦源、驱动电源、控制电源、驱动板、冷却板和控制板；所述冷却板的正面由安装区、导向区和保护区构成，所述泵浦源、所述驱动电源、所述控制电源和所述驱动板分别设置在所述安装区，且所述泵浦源、所述驱动电源、所述控制电源和所述驱动板分别与所述安装区的边沿位置齐平；所述驱动电源的长边与所述泵浦源的长边平行设置；所述控制电源和所述驱动板相邻设置，并分别与所述泵浦源和所述驱动电源相邻设置；所述导向区位于所述泵浦源的无源光纤连接端的延长线上，并与所述泵浦源的无源光纤连接端相邻设置，用于放置并将无源光纤传导至所述冷却板的背面；所述安装区的边沿向外延伸形成所述保护区，所述保护区用于保护位于所述安装区的正面和反面的该光纤激光器的元器件。

可选的，所述泵浦源的数量大于一个且少于四个，多个所述泵浦源沿着单个所述泵浦源的宽度方向依次平行且相邻排列，且单个所述泵浦源的长边作为所述泵浦源的长边；

所述泵浦源的数量不少于四个，多个所述泵浦源沿着单个所述泵浦源的宽度方向平行且相邻排列，且排列后的多个所述泵浦源组成的长边作为所述泵浦源的长边。

可选的，所述驱动板和所述控制电源位于所述泵浦源和所述驱动电源之间，并沿着所述驱动电源的长度方向依次排列，且所述驱动板的长边与所述控制电源的长边分别与所述泵浦源的长边平行设置；所述驱动板、所述控制电源和所述驱动电源之间分别设置走线区，所述走线区用于与所述控制板、驱动板、所述控制电源和所述驱动电源分别连接的导线。

可选的，所述泵浦源的数量不少于四个的光纤激光器还包括延长板；所述延长板与所述冷却板连接，用于作为所述导向区。

可选的，所述泵浦源设有多个并分为两排，两排所述泵浦源的无源光纤连接端朝向相同且平行设置，第一排泵浦源的无源光纤连接端与所述导向区相邻设置；所述第一排泵浦源和第二排泵浦源之间设置间隔区域，所述间隔区域用于传导所述第二排泵浦源的无源光纤连接端；

每排中的多个所述泵浦源沿单个所述泵浦源的宽度方向依次相邻排列，且单个所述泵浦源的长边作为所述泵浦源的长边。

可选的，所述控制电源、所述驱动板和所述驱动电源沿着所述泵浦源的长边依次排列，且所述控制电源的宽边与所述泵浦源的长边平行设置；

其中，所述驱动板设有两个，并与所述第一排泵浦源和第二排泵浦源一一对应并连接；两个所述驱动板沿着单个所述驱动板的宽度方向排列，且排列后组成的宽边与所述泵浦源的长边平行设置；

靠近所述泵浦源的所述驱动板和所述控制电源分别与所述泵浦源之间以及两个所述驱动板分别与所述驱动电源之间分别设置走线区。

可选的，该光纤激光器还包括盖板；所述第一排泵浦源位于所述盖板和所述冷却板之间，所述盖板与所述冷却板连接，用于放置与所述第二排泵浦源连接的无源光纤。

可选的，所述控制电源的电压采用范围在85-264V的交流市电输入。

可选的，放置所述泵浦源的所述安装区内，所述冷却板的冷却通道间断设置；所述泵浦源的内部设有冷却通道，所述泵浦源的冷却通道位于间断的区域内，且与所述冷却板的冷却通道连通，并作为所述冷却板的冷却通道的一部分。

可选的，该光纤激光器还包括控制板；所述控制板与该光纤激光器的壳体连接，用于集成外部连接端口和信号，所述控制板上设有FPGA芯片，所述FPGA芯片用于控制该激光器的使能、功率和调制信号。

本发明的优点及有益效果是：

在本发明的光纤激光器中，通过将泵浦源、驱动电源、控制电源和驱动板安装在冷却板的安装区内，且冷却板的正面除安装区、导向区和保护区无其余空间，进一步的，安装区除了泵浦源、驱动电源、控制电源和驱动板所占空间以及走线区已无多余空间可以利用，能够提升光纤激光器内部的紧凑性，从而达到减小光纤激光器体积的作用，进而节约光纤激光器的生产成本和运输成本。同时，利用保护区能够避免光纤激光器受压而影响光纤激光器的性能，提升运输过程中该光纤激光器的抗压性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为现有的功率为3KW的业内小型光纤激光器由IPG-阿帕奇光纤激光技术有限公司生产的型号为YLR-3000-U-K；

图2为现有的功率为6KW的业内小型光纤激光器由IPG-阿帕奇光纤激光技术有限公司生产的型号为YLR-6000-U；

图3为本发明实施例一的光纤激光器的内部结构示意图；

图4为本发明实施例一的光纤激光器中壳体的后面板与冷却板连接的结构示意图；

图5为本发明实施例二的光纤激光器的内部结构示意图；

图6为本发明实施例三的光纤激光器的内部结构示意图；

图7为本发明实施例三的光纤激光器中冷却板的冷却通道与泵浦源冷却通道连接的结构示意图；

图8为图1中的光纤激光器与本发明中一实施例功率为3KW的光纤激光器尺寸的对比图；

图9为图2中的光纤激光器与本发明中一实施例功率为6KW的光纤激光器尺寸的对比图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和效果更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。

实施例一

结合图3和图4所示，本实施例公开了一种光纤激光器，包括泵浦源1、驱动电源2、控制电源3、驱动板4、冷却板5和控制板6。冷却板5的正面由安装区、导向区51和保护区构成，泵浦源1、驱动电源2、控制电源3和驱动板4分别设置在安装区。

其中，本实施例的泵浦源的数量以两个泵浦源为例，两个泵浦源沿着单个泵浦源的宽度方向平行排列，排列后的泵浦源组成的长边与安装区的宽边沿齐平，泵浦源的导线连接端与安装区的长边沿齐平。

优选的，驱动电源2的长边与泵浦源1的长边平行设置，驱动电源2的一个长边与安装区的宽边沿齐平，驱动电源2的两个宽边分别与相应的安装区的长边沿齐平。而控制电源3和驱动板4位于泵浦源1和驱动电源2之间，并沿着驱动电源2的长度方向依次排列，且控制电源3的长边和驱动电源2的长边分别与泵浦源1的长边平行设置。同时摆放后的控制电源3的宽边沿和驱动板4的宽边沿分别与安装区的相应的长边沿齐平。

结合图3所示，在本实施例中，驱动电源2、控制电源3和驱动板4之间分别设有走线区，利用该走线区能够容纳与控制板、控制电源、驱动板和驱动电源之间连接的导线，使得光纤激光器内部的导线走向便于分辨，提升维护的简便性。

导向区位于泵浦源的无源光纤连接端的延长线上，并与泵浦源的无源光纤连接端相邻设置，用于放置并将无源光纤传导至冷却板的背面。

保护区位于安装区的外侧，具体通过安装区的边沿向外延伸而形成保护区，例如与控制电源的宽边沿齐平的安装区的边沿向外延伸10mm形成导向区，与驱动电源的宽边沿齐平的安装区的边沿向外延伸11.7mm形成导向区。

在本实施例的光纤激光器中，通过将泵浦源、驱动电源、控制电源和驱动板安装在冷却板的安装区内，这样能够避免泵浦源、驱动电源、控制电源和驱动板未安装在冷却板的同一面而造成光纤激光器的高度增加，以达到减小光纤激光器高度的作用，且冷却板的正面除安装区、导向区和保护区无其余空间，进一步安装区除了泵浦源、驱动电源、控制电源和驱动板所占空间以及走线区已无多余空间可以利用，能够提升光纤激光器内部的紧凑性，从而达到减小光纤激光器体积的作用，进而节约光纤激光器的生产成本和运输成本。同时，利用保护区能够避免光纤激光器的内部器件受压而影响光纤激光器的性能，提升运输过程中该光纤激光器的抗压性。

当然，在其他实施例中，还可在控制电源和驱动板之间、控制电源和驱动电源之间以及驱动板和驱动电源之间分别设有走线区，利用该走线区能够容纳与控制电源和驱动板连接的导线，提升连接导线的整齐性，从而提高电路维修的简便性。

结合图4所示，在本实施例中，控制板6与该光纤激光器的壳体连接，控制板6用于集成外部连接端口和信号等。具体的，壳体的后面板10设有连接槽，控制板6的一面位于连接槽内并固定，控制板6的另一面穿过连接槽位于壳体的外部，这样则无需增加光纤激光器内部的尺寸，从而达到减小光纤激光器体积的效果。

其中，控制板6的芯片上设有FPGA(FieldProgrammableGateArray现场可编程门阵列)芯片和单片机芯片，FPGA芯片用于控制该光纤激光器的使能、功率和调制信号，同时监测该光纤激光器的电流、温度、包层光强度、故障的发生位置以及该光纤激光器的保护信号，从而能够提升对光纤激光器的保护力度。

此外，将单片机芯片具有驱动电流采样、电压监控和湿度采集的功能转移到FPGA芯片，就可以不再设置该单片机芯片，这样不仅能确保该光纤激光器的功能不变的同时，还能够减少单片机芯片的数量，从而减小芯片所占控制板面积，进而达到减小控制板高度的技术效果。

进一步的，通过减小该控制板的通用性，即控制板与光纤激光器的功能相对应，在控制板上没有多余功能的电子元器件，这样能够减小电子元器件的数量，使得控制板由原来的长高尺寸为185mm×60mm缩小为本实施例中的165mm×40mm，以将壳体后面板的高度降低至80mm。

优选的，通过提高驱动板4的集成化设计，将原有的长宽尺寸为85mm×55mm的驱动板调整为本实施例的长宽尺寸为155mm×40mm的驱动板，这样能够减小驱动板和控制电源所占的面积，并且除了驱动板、控制电源以及走线区分别所占安装区的面积，而没有多余未利用的空间，从而提升驱动板和控制电源所占安装区的紧凑性，进而达到减小光纤激光器体积的作用。

进一步的，通过将驱动板上的驱动MOS管和电流感测电阻位于冷却板的冷却通道的正上方，以提升驱动板的降温速度，从而达到提升驱动板的工作性能的效果。

优选的，控制电源的电压采用85-264V范围的通用市电的电压输入。这样，在满足光纤激光器所需电压的同时，且在保证光纤激光器承受浪涌和雷击性能的基础上，能够达到减小控制电源长宽尺寸的作用，从而提高光纤激光器内部元器件的紧凑性，进而达到减小光纤激光器体积的作用。

优选的，在冷却板5中靠近泵浦源的无源光纤连接端11，且与泵浦源1的长边垂直的侧面设有槽，利用该槽能够使得无源光纤穿至冷却板的背面并与光纤激光器的合束器熔接，则无需额外占用光纤激光器内部的空间，从而达到减小光纤激光器体积的作用。

结合图8所示，采用本发明一实施例功率为3KW光纤激光器(位于图中右侧)与IPG光纤激光技术有限公司生产的型号为YLR-3000-U-K，功率为3KW的激光器(位于图中左侧)，以及结合图9所示，采用本发明一实施例功率为6KW光纤激光器(位于图中右侧)与IPG光纤激光技术有限公司生产的型号为YLR-6000-U，功率为6KW的激光器(位于图中左侧)进行比较，能够看出本发明中的光纤激光器的体积小于IPG光纤激光技术有限公司生产的光纤激光器的体积，使得采用本发明的光纤激光器能够降低安装空间的体积要求，从而达到扩大光纤激光器的应用领域的技术效果。

实施例二

结合图5所示，本实施例公开了另一种光纤激光器，与实施例一不同的是，该实施例中的泵浦源1设有六个，六个泵浦源沿着单个泵浦源的宽度方向平行排列，且将六个泵浦源排列后组成的长边作为泵浦源的长边，六个泵浦源排列后组成的两个宽边分别与相对应的安装区的长边沿齐平，而泵浦源的无源光纤连接端11与冷却板5的宽边沿齐平。驱动电源2的两个宽边分别与相对应的安装区的长边沿齐平，驱动电源中靠近冷却板宽边沿的长边与安装区的宽边沿齐平。这样，能够充分利用安装区的空间，并且利用驱动电源的长边与六个泵浦源排列后组成的长边平行设置，能够减小具有六个泵浦源的光纤激光器的长宽尺寸，从而达到减小本实施例中光纤激光器体积的效果。

结合图5所示，该光纤激光器还包括延长板7。延长板7与冷却板5连接，用于作为导向区。利用延长板能够放置光纤激光器的无源光纤，同时采用延长板放置无源光纤而不是直接增加冷却板的尺寸，能够达到节约该光纤激光器的制造成本的作用。同时，延长板采用空心的铝板结构，从而达到减轻激光器的重量的技术效果。

优选的，延长板7与冷却板5通过螺栓可拆卸连接，从而提升延长板更换的简便性。

结合图5所示，在本实施例中，该光纤激光器还包括指示光源8。指示光源8能够帮助确定不可见的激光的光斑大小、指向和位置，用于作为光纤激光器的光斑定位。

其中，在本实施例中，驱动板采用长宽尺寸为85mm×55mm的驱动板，这样，驱动电源和泵浦源之间则会有空余空间，通过将指示光源8放在该空余空间内，从而达到提升冷却板空间利用率的效果。

优选的，该光纤激光器还包括盖板9。泵浦源1位于盖板9和冷却板5之间，盖板9与冷却板5之间通过螺栓可拆卸固定连接，利用盖板能够放置盘绕的无源光纤，从而利用泵浦源与壳体之间的间隙放置无源光纤，避免无源光纤放置在冷却板的背面而增加冷却板的长度尺寸和宽度尺寸，进而达到减小光纤激光器高度的作用。

实施例三

结合图6所示，本实施例公开了另一种光纤激光器，与实施例一和实施例二不同的是，该实施例中的泵浦源设有四个，四个泵浦源平均分为两排，第一排泵浦源(图6的右下排)和第二排泵浦源(图6的左下排)，第一排泵浦源的无源光纤连接端与导向区相邻设置，且导向区51位于第一排泵浦源的无源光纤连接端11的延长线位置处。第一排泵浦源和第二排泵浦源之间设置间隔区域，该间隔区域用于传导第二排泵浦源的无源光纤连接端，第二排泵浦源的导电连接端与安装区的宽边沿齐平，第一排泵浦源和第二排泵浦源的长边分别与安装区的长边沿齐平。

其中，第一排泵浦源和第二排泵浦源的朝向相同且平行设置，且每排中的泵浦源沿着单个泵浦源的宽度方向排列，排列后的第一排泵浦源和第二排泵浦源中单个泵浦源的长边作为泵浦源的长边。

在本实施例中，控制电源、驱动板和驱动电源沿着泵浦源的长边依次排列，且控制电源的宽边与泵浦源的长边平行设置，控制电源的长边和驱动电源的宽边分别与相应的安装区的宽边沿齐平。

其中，驱动板4设有两个，并与第一排泵浦源和第二排泵浦源一一对应并连接。两个驱动板沿着单个驱动板的宽度方向排列，即沿着与单个泵浦源的宽边平行的方向摆放，且两个驱动板排列摆放后组成的宽边与泵浦源的长边平行设置，两个驱动板中靠近并平行于冷却板长边沿的边与安装区的长边沿齐平。优选控制电源的宽边尺寸、两个驱动板排列后组成的宽边尺寸和驱动电源的长边尺寸之和等于泵浦源的长边尺寸。

同时，靠近泵浦源的驱动板和控制电源分别与泵浦源之间以及两个驱动板分别与驱动电源之间分别设置走线区，利用走线区能够容纳与控制电源和驱动板连接的导线，那么在维修时，由于导线位于固定的位置，可以更快的找到导线的连接线路，从而提高光纤激光器电路检修的简便性。

在本实施例中，通过将多个泵浦源分为两排，并且控制电源的宽边尺寸、两个驱动板排列后组成的宽边尺寸和驱动电源的长边尺寸之和等于泵浦源的长边尺寸，这样能够提升安装区的空间利用率，提升控制电源、驱动板和驱动电源之间的紧凑性，从而减小光纤激光器的长度尺寸和宽度尺寸，以达到减小光纤激光器体积的作用。

其中，在本实施例中的驱动板采用长宽尺寸为85mm×55mm，这样，能够确保两个驱动板排列后组成的宽边尺寸、控制电源的宽边尺寸和驱动电源的长边尺寸之和等于泵浦源的长边尺寸，且两个驱动板排列后组成的长边尺寸与控制电源和泵浦源之间的走线区的宽度尺寸之和等于驱动电源的宽边尺寸，从而达到减小光纤激光器长边和宽边的尺寸，进一步达到减小光纤激光器的体积的作用。

结合图6所示，在本实施例中，第一排泵浦源位于盖板9和冷却板5之间，盖板9与冷却板5连接，例如通过螺栓拆卸连接，用于放置盘绕后并与第二排泵浦源连接的无源光纤，能够利用盖板与壳体之间的间隙放置与第二排泵浦源连接的无源光纤，避免该无源光纤按照原有的放置方式-即放置到冷却板的背面需要额外增加无源光纤的放置位置而导致光纤激光器体积的增加，从而达到减小光纤激光器体积的作用。

结合图7所示为冷却板的冷却通道的走向图，其中，放置泵浦源的安装区内，冷却板5的冷却通道间断设置。具体的，泵浦源1的内部设有冷却通道，泵浦源1的冷却通道位于冷却板5的间断区域内，且与冷却板5的冷却通道连通，并作为冷却板5的冷却通道的一部分，使得冷却液能够直接与泵浦源接触，这样，不仅能够减小泵浦源在高度上的尺寸，还能够达到提升泵浦源冷却效果的作用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。