用于检测光纤损坏的检测装置及偏振和波长合束照明装置的制作方法

1.本实用新型属于激光照明技术领域，具体涉及一种用于检测光纤损坏的检测装置及偏振和波长合束照明装置。


背景技术：

2.激光光纤照明是一种可以使电源及开关远离照明现场的一种照明系统，尤其是适用于对加油站、油库、化工材料库房和粉尘材料库房等易燃和易爆场地的照明，可以避免因为供电线路和开关等的火花引发火灾。在照明中，为了提高照明亮度，一般通过空间合束和偏振波长合束的方法提高照明亮度。偏振波长合束因其具有在不改变光束的光束质量下，可以使得输出功率和功率密度加倍，进而提高激光输出的亮度的优点，成为提高照明强度的重要手段之一。
3.光纤是激光光纤照明系统中重要的构件之一，是由玻璃纤维和表面包裹材料构成，在受到外力冲击时，很可能出现断裂；另外，光纤放置时间长了，端面很可能会出现老化；不论是断裂还是老化，都会影响光线的传输效率，在使用前或使用时需要进行检测。尤其是对于上述的大激光功率照明，光纤出现断裂和老化时，光纤中的大功率激光会出现泄漏的情况，大功率激光泄漏会产生高能光线，会对外物出现灼伤或引发火灾。
4.因此，需要设计一种用于检测光纤损坏的检测装置以及带监控的偏振和波长合束照明装置。


技术实现要素：

5.针对以上问题，本实用新型提供一种可以用于检测光纤是否损坏的检测装置及基于该检测装置的偏振和波长合束照明装置。该检测装置可以准确高效的检测光纤是否损坏；并且基于该检测装置的偏振和波长合束照明装置对照明光有很高的隔离度，可以减少对照明光监控回光的串扰，使得监控更加准确，尽量避免了由于光纤损坏带来的安全隐患。
6.为了达到上述目的，本实用新型可以采用以下技术方案：
7.本实用新型一方面提供了一种用于检测光纤损坏的检测装置，包括监控光源组件、分光片、探测组件、耦合透镜、光纤和波分反射片；分光片一侧设置监控光源组件，另一侧设置探测组件和耦合透镜；耦合透镜之后设置光纤，光纤之后设置波分反射片；监控光源组件发出的光经过分光片后进入至耦合透镜，由波分反射片反射回的光线经过耦合透镜后通过分光片进入至探测组件。
8.上述的用于检测光纤损坏的检测装置在使用时，监控光源组件发出监控光线，通过分光片分光后，通过耦合透镜耦合后传输至光纤近端，监控光线从光纤远端输出，射向波分反射片，波分反射片将监控光线反射，反射光通过光纤远端传输至光纤近端，然后依次通过耦合透镜、分光片，将回光传输至探测组件，探测组件接收回光。若光纤出现损坏或其他情况，探测组件便接收不到回光，若光纤正常，则探测组件便能正常接收回光。
9.本实用新型另一方面提供了一种带监控的偏振和波长合束照明装置，包括以上任
意所述的用于检测光纤损坏的检测装置、波分合束器、照明组件和偏振和波长合束光源组件；波分合束器设置在分光片和耦合透镜之间，且波分合束器所在面与分光片所在面呈垂直；且波分合束器设置在偏振和波长合束光源组件之后，且波长合束光源组件所在面与波分合束器所在面呈45
°
；照明组件设置在波分反射面之后。
10.上述带监控的偏振和波长合束照明装置在使用时，偏振和波长合束光源组件发出的大功率激光与监控光源组件发出的监控光通过波分合束器进行合束，合束后通过耦合透镜耦合后，通过光纤从光纤近端传输到光纤远端，合束光从光纤远端输出后通过波分反射片将监控光截留并反射，同时将激光发射至照明组件进行发光照射。另外，波分反射片还能将照明组件的大部分激发光荧光截留不进行回传，波分合束器进一步将少量回传的激发光荧光以及偏振和波长合束光源组件的激光进行拦截，不让其透射进入探测组件，即回传的光线几乎都是监控光源的光线。回传的监控光源光线通过波分合束器后，通过分光片分光后照射在探测器上。若光线发生断裂或其他缺陷的时候，探测器则检测不到监控光源的回传光。
11.本实用新型有益效果包括：
12.(1)本实用新型提供的可以用于检测光纤损坏的检测装置结构简单，可以高效准确的检测光纤是否存在损坏等情况；
13.(2)本实用新型提供的带监控的偏振和波长合束照明装置不仅可以提供大功率的照明，还可以监控光纤是否损坏或存在其他缺陷，尽量避免因此引发的安全事故。
14.(3)本实用新型提供的带监控的偏振和波长合束照明装置可以几乎避免激发光荧光以及激光光源对回传的监控光源光线的干扰，提高了监控的准确性。
附图说明
15.图1为本实用新型一种用于检测光纤损坏的检测装置的结构示意图；
16.图2为本实用新型另一种用于检测光纤损坏的检测装置的结构示意图；
17.图3为本实用新型的用于检测光纤损坏的检测装置的探测组件局部结构示意图；
18.图4为本实用新型的用于检测光纤损坏的检测装置的监控光源组件局部结构示意图；
19.图5为本实用新型的带监控的偏振和波长合束照明装置结构示意图；
20.图6为本实用新型的带监控的偏振和波长合束照明装置的偏振和波长合束光源组件局部结构示意图；
21.图7为本实用新型的带监控的偏振和波长合束照明装置的照明组件局部结构示意图；
22.图中，1：监控光源组件；11：监控光源；12：第四准直镜；2：分光片；3：探测组件；31：聚焦透镜；32：探测器；4：波分合束器；5：耦合透镜；6：光纤；7：波分反射片；8：照明组件；81：扩散镜；82：荧光器件；9：偏振和波长合束光源组件；91：第一激光光源；(92)：第一准直镜；93：波片；94：反射镜；95：第二激光光源；96：第二准直镜；97：偏振片；10：第三准直镜。
具体实施方式
23.在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.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“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“之后”特指沿着光源光线的方向进行判定，比如a在b之后指的是沿着光源的光线的方向，a在b的后面位置，即光源光线先经过b，再经过a。
26.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
27.参照图1，本实用新型实施例提供一种用于检测光纤损坏的检测装置，包括监控光源组件1、分光片2、探测组件3、耦合透镜5、光纤6和波分反射片7；分光片2一侧设置监控光源组件1，另一侧设置探测组件3和耦合透镜5；耦合透镜5之后设置光纤6，光纤6之后设置波分反射片7；监控光源组件1发出的光经过分光片2后进入至耦合透镜5，由波分反射片7反射回的光线经过耦合透镜5后通过分光片2进入至探测组件3。
28.上述的用于检测光纤损坏的检测装置在使用时，监控光源组件1发出监控光线，通过分光片2分光后，通过耦合透镜5耦合后传输至光纤6近端，监控光线从光纤6远端输出，射向波分反射片7，波分反射片7将监控光线反射，反射光通过光纤6远端传输至光纤6近端，然后依次通过耦合透镜5和分光片2，将回光传输至探测组件3，探测组件3接收回光。若光纤出6现损坏或其他情况，探测组件3便接收不到回光；若光纤6正常，则探测组件6便能正常接收回光。
29.参照图1，在一些具体实施例中，监控光源组件1所在面与分光片2所在面呈45
°
；探测组件3所在面与分光片2所在面呈45
°
；耦合透镜5所在面与探测组件3所在面呈垂直。
30.参照图2，上述光纤6和波分反射片7之间设置第三准直镜10。为了确保通过光纤6传输过来的合束光能够平行照射到波分反射片7上，确保监控光线回传的效果，可以在光纤6和波分反射片7之间设置第三准直镜10，将合束光准直后再射向波分反射片7。
31.参照图1和图2，上述光纤6插芯远端的端面与第三准直镜10的焦点重合；和/或光纤6插芯远端的端面与耦合透镜5的焦点重合。为了提高监控光线的回传效率以及激光后续的照明效果，可以将光纤6的插芯远端的端面与第三准直镜10的焦点重合；同样地，为了使得监控光线能够更有效的传输入光纤6中，还可以将耦合透镜5的焦点和光纤6的插芯远端端面重合，从而提高传输效率。
32.参照图1和图3，上述探测组件3包括探测器32和聚焦透镜31，探测器32设置在聚焦透镜31之后。需要说明的是，探测组件3的目的是检测是否有回波，其可以通过设置聚焦透镜31对回光进行聚焦后使用探测器32进行监测，可以提高监测准确性。
33.参照图4，上述监控光源组件1包括监控光源11和第四准直镜12。同样地，为了提高监控光线能够更好的实现监控效果，在监控光线射出监控光源11时，通过准直镜进行准直，
确保光线能够平行传输，减少监控光线的损失。
34.参照图5，本实用新型另一实施例提供一种带监控的偏振和波长合束照明装置，其包括上述的用于检测光纤损坏的检测装置、波分合束器4、照明组件8和偏振和波长合束光源组件9；波分合束器4设置在分光片2和耦合透镜5之间，且波分合束器4所在面与分光片2所在面呈垂直；且波分合束器4设置在偏振和波长合束光源组件9之后，且波长合束光源组件9所在面与波分合束器4所在面呈45
°
；照明组件设置在波分反射面7之后。
35.上述带监控的偏振和波长合束照明装置在使用时，偏振和波长合束光源组件9发出的大功率激光与监控光源组件1发出的监控光线通过波分合束器4进行合束，合束后通过耦合透镜5耦合后，通过光纤6从光纤6近端传输到光纤6远端，合束光从光纤6远端输出后通过波分反射片7将监控光纤截留并反射，同时将激光发射至照明组件8进行发光照射。另外，波分反射片7还能将照明组件8的大部分激发光荧光截留不进行回传，波分合束器4进一步将少量回传的激发光荧光以及偏振和波长合束光源组件9的激光进行拦截，不让其透射进入探测组件3，即回传的光线几乎都是监控光源的光线。回传的监控光线通过波分合束器4后，通过分光片2分光后照射在探测组件3上。若光纤6发生断裂或其他缺陷的时候，探测组件3则检测不到监控光纤的回传光。
36.需要说明的是，上述监控光源11的波长可以根据具体情况进行选择，一般选择波长区分于激光光源的波长，减少激光光源对监控光源11的干扰；比如可以选择的波长可以为(850+/-20)nm、(980+/-20)nm或(1310+/-50)nm，功率为1mw至100mw。
37.参照图5和6，上述偏振和波长合束光源组件9包括第一激光光源91、第一准直镜92、波片93、反射镜94、第二激光光源95、第二准直镜96和偏振片97，第一激光光源91之后依次设置第一准直镜92、波片93和反射镜94，反射镜94所在面与波片93所在面呈45
°
；第二激光光源95与第一激光光源91平行设置，第二激光光源95之后依次设置第二准直镜96和偏振片97，偏振片97且与反射镜94平行设置。
38.需要说明的是，上述偏振和波长合束光源组件9中，第一激光光源91和第二激光光源95一般选择激光二极管，第一激光光源91发射激光后通过第一准直镜92准直后，偏振方向为p向(水平方向)，通过波片93后变为偏振方向s向(垂直方向)，45
°
入射至反射镜反射后光束折转90
°
，以45
°
射向偏振片的s支背，后折转90
°
射向波分合束器4；第二激光光源95通过第二准直镜96准直后，以45
°
射向偏振片的p支背，然后直线射向波分合束器4，然后与第一激光光源91射向波分合束器4的光束进行合并。经过合束的激光极大的提高了输出功率，比如激光二极管一般的功率为1至5w，经过合束后的激光光线功率可以达到2至10w；另外，激光二极管的波长一般选择为(450+/-20)nm。
39.参照图5和图7，上述的照明组件8包括扩散镜81和荧光器件82，扩散镜81设置在波分反射片7之后，荧光器件82设置在扩散镜81之后。为了使得通过波分反射片7的激光光线更够更大面积的照射荧光器件82，可以在荧光器件82之前设置扩散镜81，将激光进行扩散后对荧光器件82进行激发，可以提高荧光器件82的激发效率，也可以适当降低激光功率避免由于功率过高会降低荧光器件82激发效率的问题。另外，荧光器件为本领域所已知的器件，比图石英片或荧光帽等。

技术特征：
1.一种用于检测光纤损坏的检测装置，其特征在于，包括监控光源组件(1)、分光片(2)、探测组件(3)、耦合透镜(5)、光纤(6)和波分反射片(7)；分光片(2)一侧设置监控光源组件(1)，另一侧设置探测组件(3)和耦合透镜(5)；耦合透镜(5)之后设置光纤(6)，光纤(6)之后设置波分反射片(7)；监控光源组件(1)发出的光经过分光片(2)后进入至耦合透镜(5)，由波分反射片(7)反射回的光线经过耦合透镜(5)后通过分光片(2)进入至探测组件(3)。2.根据权利要求1所述的用于检测光纤损坏的检测装置，其特征在于，光纤和波分反射片(7)之间设置第三准直镜(10)。3.根据权利要求2所述的用于检测光纤损坏的检测装置，其特征在于，光纤(6)插芯远端的端面与第三准直镜(10)的焦点重合；和/或光纤(6)插芯远端的端面与耦合透镜(5)的焦点重合。4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的用于检测光纤损坏的检测装置，其特征在于，探测组件(3)包括探测器(32)和聚焦透镜(31)，探测器(32)设置在聚焦透镜(31)之后。5.一种偏振和波长合束照明装置，其特征在于，包括权利要求1至4中任一项权利要求所述的用于检测光纤损坏的检测装置、波分合束器(4)、照明组件(8)和偏振和波长合束光源组件(9)；波分合束器(4)设置在分光片(2)和耦合透镜(5)之间，且波分合束器(4)所在面与分光片(2)所在面呈垂直；且波分合束器(4)设置在偏振和波长合束光源组件(9)之后，且波长合束光源组件(9)所在面与波分合束器(4)所在面呈45
°
；照明组件设置在波分反射片(7)之后。6.根据权利要求5所述的偏振和波长合束照明装置，其特征在于，偏振和波长合束光源组件(9)包括第一激光光源(91)、第一准直镜(92)、波片(93)、反射镜(94)、第二激光光源(95)、第二准直镜(96)和偏振片((97))，第一激光光源(91)之后依次设置第一准直镜(92)、波片(93)和反射镜(94)，反射镜(94)所在面与波片(93)所在面呈45
°
；第二激光光源(95)与第一激光光源(91)平行设置，第二激光光源(95)之后依次设置第二准直镜(96)和偏振片(97)，偏振片(97)且与反射镜(94)平行设置。7.根据权利要求5或6所述的偏振和波长合束照明装置，其特征在于，照明组件(8)包括扩散镜(81)和荧光器件(82)，扩散镜(81)设置在波分反射片(7)之后，荧光器件(82)设置在扩散镜(81)之后。

技术总结
本实用新型属于激光照明技术领域，具体涉及一种用于检测光纤损坏的检测装置及偏振和波长合束照明装置。该照明装置可以包括监控光源组件、分光片、探测组件、波分合束器、耦合透镜、光纤、波分反射片、照明组件和偏振和波长合束光源组件；分光片一侧设置监控光源组件，另一侧设置探测组件和波分合束器；波分合束器一侧设置分光片，另一侧设置偏振和波长合束光源组件；波分合束器后设置耦合透镜，耦合透镜之后设置光纤，光纤之后设置波分反射片，波分反射面之后设置照明组件。该照明装置不仅可以提供大功率的照明，还可以监控光纤是否损坏或存在其他缺陷，尽量避免因此引发的安全事故。尽量避免因此引发的安全事故。尽量避免因此引发的安全事故。


技术研发人员：田维权
受保护的技术使用者：重庆云创江来光电科技有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/10/20