一种带温度反馈的激光吸收装置
技术领域
本实用新型涉及激光应用技术领域，特别是涉及一种带温度反馈的激光吸收装置。
背景技术
近年来，随着激光行业的快速发展，越来越多的激光技术应用到众多领域，尤其是在高功率激光应用或测试中，经常需要激光吸收装置拦截吸收高功率激光，例如：在进行高功率激光器拷机时，采用具有大流量水冷结构的激光吸收体进行拦截吸收；在进行高功率激光光学参数测试时，采用分光器件将高功率激光分成能量差别较大的两束激光，其中能量大的一束激光需要激光吸收体进行拦截吸收，这种激光吸收体需求的冷却水流量也较多。
上述激光吸收装置由于只是用于对高功率激光长时间的拦截吸收，从而在具体结构设计上，一般包括外壳、激光吸收体、底座及反光装置，其中，激光吸收体套设于外壳内，外壳与激光吸收体的一端通过底座连接，反光装置安装于激光吸收体内，并需在外壳、激光吸收体之间及在反光装置内均设计水冷结构，以确保对高功率激光进行长时间拦截吸收的效果，而这相应地导致激光吸收装置的整体结构较大，不便于集成。
与此同时，在对激光进行短时拦截吸收的应用场景中，例如：在对光闸等光路的短时切换应用中，不仅不便于使用上述结构较大的激光吸收装置，而且在相应光路中的光学器件出现故障时，也难以基于现有光路进行预警，以便相关人员及时切断激光光路，防止因激光的长时间输出而出现的安全隐患。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种带温度反馈的激光吸收装置，用于解决现有的激光吸收装置结构较大，不适用于对激光进行短时拦截吸收，难以在出现光路故障时进行预警提示的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种带温度反馈的激光吸收装置，包括冷却基体与反光装置，还包括：温控元件；所述冷却基体内设有盲孔，所述盲孔内安装所述反光装置，所述盲孔外的冷却基体上安装所述温控元件。
其中，所述反光装置包括散光球，所述反光装置可拆卸式安装于所述盲孔的盲端。
其中，所述反光装置通过锁紧圈紧固在所述盲孔的盲端，所述锁紧圈与所述盲孔的内侧壁螺纹连接。
其中，所述反光装置与所述温控元件在所述盲孔的盲端呈相对布置。
其中，所述盲孔的深度与所述散光球的直径满足如下公式：
L≥R*(1+(1-a)/tan(2*arcsin(a)+a/tan(a))；
其中，L为盲孔的深度，R为散光球的直径，(1-a)为激光经过所述散光球的散射后，照射在所述盲孔内侧壁上的能量占比，0.5％≤a≤1％。
其中，所述冷却基体套装于套筒内，所述冷却基体的外侧壁与所述套筒的内侧壁之间设置有水冷却结构、第一密封结构及第二密封结构，所述第一密封结构、所述第二密封结构、所述冷却基体及所述套筒围成密闭腔，所述水冷却结构位于所述密闭腔内。
其中，所述水冷却结构包括设置在所述冷却基体外侧壁上的水冷通道，所述水冷通道的一端连通进水接头，另一端连通出水接头，所述进水接头与所述出水接头均设置在所述套筒上。
其中，所述进水接头与所述出水接头设置在所述套筒的端部并与所述盲孔的盲端相对应，所述进水接头与所述出水接头相对于所述冷却基体的中心轴线呈180°圆心角排布；所述水冷通道包括并联排布的第一水冷通路与第二水冷通路，所述第一水冷通路与所述第二水冷通路沿所述进水接头与所述出水接头所在的平面呈轴对称布置。
其中，所述冷却基体外侧壁上设有多根轴向筋条，多根所述轴向筋条排布呈齿梳状，以在所述冷却基体外侧壁隔离形成所述第一水冷通路与所述第二水冷通路。
其中，所述套筒靠近所述盲孔的敞口端还设置有安装板，所述安装板与所述盲孔的敞口端之间设置有第三密封结构。
本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：
本实用新型实施例提供的带温度反馈的激光吸收装置，通过将冷却基体直接设计为带盲孔的结构形式，在盲孔内安装反光装置，大大简化了装置结构，避免了在安装反光装置时的额外配套结构所占用的空间，并通过温控元件实时监控冷却基体的温度，使得装置实现对激光短时拦截吸收的同时，还可进行相应温度反馈与预警，以便相关人员及时发现并排查光路出现的故障，防止因激光的长时间输出而出现的安全隐患。
附图说明
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。
图1为本实用新型实施例所示的带温度反馈的激光吸收装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例所示的带温度反馈的激光吸收装置的局部剖视结构示意图；
图3为本实用新型实施例所示的冷却基体的结构示意图；
图4为本实用新型实施例所示的水冷通道的平面展开结构示意图。
图中，1、冷却基体；2、反光装置；3、温控元件；4、盲孔；5、锁紧圈；6、套筒；7、第一密封结构；8、第二密封结构；9、密闭腔；10、第一水冷通路；11、第二水冷通路；12、进水口；13、进水接头；14、出水口；15、出水接头；16、轴向筋条；17、安装板；18、第三密封结构。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
参见图1与图2，本实施例提供了一种带温度反馈的激光吸收装置，包括冷却基体1与反光装置2，还包括：温控元件3；冷却基体1内设有盲孔4，盲孔4内安装反光装置2，盲孔4外的冷却基体1上安装温控元件3。
具体的，本实施例所示的激光吸收装置，通过将冷却基体1直接设计为带盲孔4的结构形式，在盲孔4内安装反光装置2，大大简化了装置结构，避免了在安装反光装置2时的额外配套结构所占用的空间，并通过温控元件3实时监控冷却基体1的温度，使得装置在对激光进行短时拦截吸收的同时，还可进行相应的温度反馈与预警，以便相关人员及时发现并排查光路出现的故障，防止因激光的长时间输出而出现的安全隐患。
在此应指出的是，在实际对激光进行短时拦截吸收时，激光是从盲孔4的敞口端输入，在照射至反光装置2后，由反光装置2对接收到的激光进行反射，大部分的激光反射至盲孔4的内侧壁上而被冷却基体1吸收，从而实现对激光进行短时拦截的效果，其中，反光装置2可以为本领域所公知用于激光发散性反射的圆锥体、圆球、凸面镜等。
冷却基体1作为安装反光装置2并吸收反射的激光能量的载体，可以理解为在冷却基体1对应其盲孔4的侧壁内或外侧壁上安装有冷却结构，如：本领域所公知的水冷结构，也可以理解为在冷却基体1的一侧设置有风冷结构，在此不作具体限定，只要便于吸收激光能量，防止激光能量在冷却基体1上大量集中即可，其中，对于本实施例所示的激光吸收装置而言，为了实现其结构的小型化、集成化，并确保对短时激光能量的吸收效果，本实施例优选采用水冷的方式对短时激光能量进行有效吸收。
与此同时，温控元件3可以理解为本领域所公知的温度传感器或温控开关，用于实时监测冷却基体1上的温度，其中，温度传感器或温控开关可配合外部设置的控制模块来使用。在实际进行光学试验时，激光会沿着光路正常地经过各个光学元件，而在光路中的光学元件出现故障时，本实施例所示的激光吸收装置即可对激光起到短时拦截吸收的作用，此时在温控元件3检测到冷却基体1上的温度超过预设的阈值时，可通过控制模块控制相应的报警器进行报警指示，以提示光路中的光学元件出现故障，从而基于温控元件3的温度反馈与预警，便于相关人员及时发现并排查光路出现的故障，防止因激光的长时间输出而出现安全隐患，同时，基于温控元件3在冷却基体1上的温度超过预设阈值时的预警指示，也可在应用于短时激光吸收时，有效降低整个装置对制冷量(冷却水)的需求，从而相应地降低了成本。
优选地，本实施例中反光装置2包括散光球，反光装置2可拆卸式安装于盲孔4的盲端。
具体的，由于散光球的表面呈球面结构，在激光以任一角度入射至散光球的表面时，在散光球上反射的激光均呈发散状，从而本实施例所示的反光装置2优选散光球，如此大大有利于从散光球上反射的激光直接照射至盲孔4的内侧壁上，以便冷却基体1对反射的激光能量的吸收。进一步地，通过将反光装置2可拆卸式安装于盲孔4的盲端，一方面更加有利于从散光球反射的大部分激光均照射至盲孔4的内侧壁上，从而确保了冷却基体1对反射的激光能量较好的吸收效果，另一方面，便于将反光装置2从盲孔4内取出，以便对其表面的灰尘及其它杂物进行清理。在此应指出的是，盲孔4的盲端与其敞口端相对应，并分别形成在盲孔4的两端。
优选地，本实施例中反光装置2通过锁紧圈5紧固在盲孔4的盲端，锁紧圈5与盲孔4的内侧壁螺纹连接。
具体的，在盲孔4的内侧壁上开设有内螺纹，相应地，在锁紧圈5的边沿开设有外螺纹，从而通过旋转锁紧圈5，可控制锁紧圈5在盲孔4内的位置，由此，通过锁紧圈5便于较好地对反光装置2的紧固与拆卸，并具体可将散光球紧固在盲孔4的盲端，并且锁紧圈5不会多过地遮挡到从散光球上反射的激光。
优选地，如图1与图2所示，本实施例中反光装置2与温控元件3在盲孔4的盲端呈相对布置。
具体的，在冷却基体1上与盲孔4的盲端相对应的一端的中心设置有沉槽，温控元件3安装于该沉槽中，从而反光装置2与温控元件3沿盲孔4的轴线排布，且反光装置2内置于盲孔4的盲端，而温控元件3外置于盲孔4的盲端。由于反光装置2内置于盲孔4的盲端，并用于对入射至盲孔4内的激光进行反射，从而盲孔4的盲端是激光能量比较集中的部位，通过将反光装置2与温控元件3相对布置在盲孔4的盲端，可确保温控元件3较为敏感且准确地感知冷却基体1上温度的变化，便于在冷却基体1上的温度超过预设的阈值时，即时通过报警器进行相应的报警指示。
优选地，本实施例中盲孔4的深度与散光球的直径满足如下公式：
L≥R*(1+(1-a)/tan(2*arcsin(a)+a/tan(a))；
其中，L为盲孔的深度，R为散光球的直径，(1-a)为激光经过散光球的散射后，照射在盲孔内侧壁上的能量占比。
具体的，a的取值在0.5％-1％之间，当a取值为1％时，冷却基体内盲孔的深度L≥6.43R，即当盲孔的深度L≥6.43R时，99％以上的激光散射至冷却基体的盲孔内表面，进而被吸收。如此，通过对盲孔的深度与散光球的直径对应进行优化配置，可大大确保冷却基体对激光进行拦截吸收的效果。
优选地，如图2所示，本实施例中冷却基体1套装于套筒6内，冷却基体1的外侧壁与套筒6的内侧壁之间设置有水冷却结构、第一密封结构7及第二密封结构8，第一密封结构7、第二密封结构8、冷却基体1及套筒6围成密闭腔9，水冷却结构位于密闭腔9内。
具体的，冷却基体1呈圆柱状，且同轴套装于套筒6内，在冷却基体1内开设与其同轴布置的盲孔4。第一密封结构7与第二密封结构8设置在冷却基体1两端的外侧壁上，第一密封结构7与第二密封结构8结构相同，均包括环形凹槽与O型密封圈，其中，环形凹槽设置在冷却基体1上，O型密封圈嵌装于环形凹槽中，并与套筒6的内侧壁实现接触密封。由此，基于第一密封结构7、第二密封结构8、冷却基体1及套筒6可围成密闭腔9，在向密封腔内的水冷却结构中通入循环流动的冷却水后，即可对冷却基体1进行连续冷却，以便通过水冷却的方式带走冷却基体1因接受反射的激光而产生的热量，其中，水冷却结构可以理解为用于引导冷却水流动的流道，水冷却结构可设置在冷却基体1的外侧壁上，也可设置在套筒6的内侧壁上，对此不作具体限定。
在一个优选实施例中，水冷却结构包括设置在冷却基体1外侧壁上的水冷通道，水冷通道的一端连通进水接头13，另一端连通出水接头15，进水接头13与出水接头15均设置在套筒6上，由此，通过设置分别连通水冷通道的进水接头13与出水接头15，可便于与外部的冷却水供给系统构成闭环连通，从而通过水冷通道内循环流动的冷却水，可直接对冷却基体1外侧壁实现较好地冷却，以便迅速带走反射的激光在冷却基体1上产生的热量。
在进一步的优选实施例中，进水接头13与出水接头15设置在套筒6的端部并与盲孔4的盲端相对应，进水接头13与出水接头15相对于冷却基体1的中心轴线呈180°圆心角排布；水冷通道包括并联排布的第一水冷通路10与第二水冷通路11，第一水冷通路10与第二水冷通路11沿进水接头13与出水接头15所在的平面呈轴对称布置。
具体的，如图3与图4所示，第一水冷通路10与第二水冷通路11的一端均通过冷却基体1上的进水口12连通进水接头13，相应地，第一水冷通路10与第二水冷通路11的另一端均通过冷却基体1上的出水口14连通出水接头15。由此，通过在冷却基体1外侧壁上设置对称排布的第一水冷通路10与第二水冷通路11，冷却水从进水接头13通入时，会沿着进水口12均匀地分配于第一水冷通路10与第二水冷通路11中，并在与冷却基体1的外侧壁进行热交换后，会在出水口14汇流，再从出水接头15流出，并以此循环往复，从而确保了冷却基体1散热的均匀性。
优选地，如图3所示，本实施例中冷却基体1外侧壁上设有多根轴向筋条16，多根轴向筋条16排布呈齿梳状，以在冷却基体1外侧壁隔离形成第一水冷通路10与第二水冷通路11。
具体的，本实施例所示的轴向筋条16沿轴向排布在冷却基体1的外侧壁上，由于多根轴向筋条16在冷却基体1的外侧壁上排布呈齿梳状，则第一水冷通路10与第二水冷通路11会相应地在冷却基体1的外侧壁上排布呈蛇形，即冷却水在第一水冷通路10与第二水冷通路11中的流动形式均是以蛇形进行往复流动，这种流动方式全面地涵盖了对冷却基体1的外侧壁上的各个区域，确保了对冷却基体1的散热效果。
优选地，如图1与图3所示，本实施例中套筒6靠近盲孔4的敞口端还设置有安装板17，安装板17与盲孔4的敞口端之间设置有第三密封结构18。
具体的，本实施例所示的第三密封结构18类似于第一密封结构7、第二密封结构8的结构形式，第三密封结构18的环形凹槽开设在盲孔4的敞口端，第三密封结构18的O型密封圈相应地嵌装于其环形凹槽中，并与安装板17的端面实现接触密封，其中，第三密封结构18用以在靠近盲孔4的敞口端的密封结构(第一密封结构7或第二密封结构8)失效时，实现二次密封，可有效防止在对激光能量进行吸收的过程中发生冷却水泄漏的问题。
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。
