[发明专利]一种激光加工装置及系统

说明书

技术领域

本发明实施例涉及光纤光栅技术领域，特别是涉及一种激光加工装置及系统。

背景技术

光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。由于光纤光栅具有体积小、熔接损耗小、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。其中，光纤从外之内分别为涂覆层、包层和纤芯，在激光加工之前需要先采用线钳将光纤的涂覆层剥去，仅留纤芯和包层，在利用激光沿光纤轴线方向逐点照射在光纤上，使纤芯和包层之间产生折射率之差，从而产生具有一定周期的光纤光栅。

目前，在光纤光栅的制备过程中，通常采用逐点写入的方法将聚焦后的激光光束沿光纤轴线方向逐点曝光，以形成光栅，并且每写一个条纹光栅就需要移动一定距离，在移动光栅过程中需要采用精密控制机构控制光纤的运动位移，且为了将微米量级的激光光斑聚焦在纤芯中心(即纤芯)，以及刻写过程中要保证设备与光纤轴线移动方向的平行，故，现有技术中对聚焦系统的定位精度、位移平台以及用来固定光纤的装夹的精度要求均非常高，若在写入过程中稍有偏差，光栅写入位置就会偏离所需方向，造成报废，从而使光纤光栅的制作的成本增高、难度加大。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的激光加工装置及系统成为本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种激光加工装置及系统，在使用过程中降低了对设备精确度的要求，从而降低光纤光栅的制作成本和难度，提高了成栅质量。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种激光加工装置，包括激光器、激光振镜、物镜、用于固定光纤的加工平台及控制系统，其中：

所述激光器用于发射激光光束；所述激光光束依次通过所述激光振镜和所述物镜后聚焦于固定在所述加工平台上的待加工物体的预设位置；所述控制系统用于将预设线排轨迹定位至所述待加工物体的预设位置，并依据与所述预设线排轨迹相应的轨迹信息生成控制信号，所述激光振镜依据所述控制信号进行逐线扫描，使聚焦于所述预设位置的激光光束对所述待加工物体进行刻写，以形成相应的光栅；其中，所述待加工物体为光纤，所述预设位置为纤芯位置。

可选的，还包括平顶光束整形器，所述激光器发射的激光光束经过所述平顶光束整形器射入至所述激光振镜的入射端。

可选的，所述平顶光束整形器包括开普勒型非球面模组、第一定倍扩束镜模组和第二定倍扩束镜模组；所述激光器发射的激光光束依次通过所述开普勒型非球面模组、所述第一定倍扩束镜模组和所述第二定倍扩束镜模组后射入至所述激光振镜的入射端。

可选的，在所述平顶光束整形器和所述激光振镜之间还包括第一反射镜、衰减片和第二反射镜，所述平顶光束整形器射出的激光光束依次经过所述第一反射镜、所述衰减片和所述第二反射镜后射入至所述激光振镜的入射端。

可选的，还包括介质层，所述激光光束在经过物镜后通过所述介质层聚焦于所述光纤的纤芯位置，所述介质层与所述激光光束的接触面为平面，所述介质层的折射率与所述光纤包层的折射率之差小于预设值。

可选的，所述介质层包括毛细管和浸液层，所述光纤穿过所述毛细管的孔道后固定于所述加工平台上，所述浸液层位于所述光纤外壁与所述孔道内壁之间；所述毛细管中与所述激光光束接触的外表面为平面。

可选的，所述介质层包括玻璃管，所述光纤穿过所述玻璃管的孔道后固定于所述加工平台上，所述玻璃管的孔道半径与所述光纤半径相同；所述玻璃管中与所述激光光束接触的外表面为平面。

可选的，所述物镜为油浸显微物镜。

可选的，所述激光器为皮秒激光器。

本发明实施例还提供了一种激光加工系统，包括如上述所述的激光加工装置。

本发明实施例提供了一种激光加工装置及系统，包括激光器、激光振镜、物镜、用于固定光纤的加工平台及控制系统，其中激光器用于发射激光光束；激光光束依次通过激光振镜和物镜后聚焦于固定在加工平台上的待加工物体的预设位置；控制系统用于将预设线排轨迹定位至待加工物体的预设位置，并依据与预设线排轨迹相应的轨迹信息生成控制信号，激光振镜依据控制信号进行逐线扫描，使聚焦于预设位置的激光光束对待加工物体进行刻写，以形成相应的光栅；其中，待加工物体为光纤，预设位置为纤芯位置。