基于机器视觉的光纤端帽缺陷检测系统设计

该文以某光纤通讯企业的光纤端帽检测设备为研究对象,结合机器视觉设计了一种光纤端帽缺陷检测系统。该文介绍了该设备的硬件系统的构成,分析了设备的检测流程。并根据光纤端帽的不同缺陷设计了对应的缺陷检测算法。以面对对象的C#为编程语言设计了视觉软件,并且详细介绍了软件系统的缺陷检测流程。最终通过定位实验和缺陷检测实验,验证了该系统能够正确以及精确地对光纤端帽进行定位和常见缺陷的检测,达到了企业的验收标准。

高功率光纤端帽实现6kW激光输出

高功率光纤端帽是kW级光纤激光器必不可少的器件,而实现光纤端帽的低损耗高强度熔接是其关键技术。由于光纤和大尺寸光纤端帽在直径上的巨大差异,二者的熔接不能通过传统熔接机实现。设计并搭建了光纤端帽熔接系统,掌握了多种尺寸的光纤端帽的熔接工艺,成功用于光纤激光器及光纤合束器的高功率输出。实验上利用单模光端帽实现了3.01kW的激光输出,在未进行主动制冷的情况下温升为7℃/kW。利用多模光纤端帽实现了6.08kW的激光输出,在未进行主动制冷的情况下温升为6℃/kW。

大直径光纤端帽的制作与熔接

为了避免高功率光纤激光器输出的激光对双包层光纤端面造成损伤,设计并制作了光纤端帽。使用新型CO2激光器光纤熔接机完成了双包层光纤与端帽的熔接,研究了双包层光纤与端帽熔接的相关工艺与方法。利用高功率连续激光对端帽的性能进行了测试,实验结果表明,熔接有光纤端帽的双包层光纤可以承受507 W连续激光的输出并且没有发生损伤。熔接有端帽的光纤激光器的斜率效率为64.05%,光束质量与未熔接有端帽时相同。

基于光纤端帽的红外宽波段耦合光学系统设计

新一代红外对抗技术中,需要将红外高峰值功率激光耦合进红外传能光纤中进行传输。针对红外宽波段、高峰值功率激光进行光纤耦合时存在的问题,设计了一种光纤端帽参与聚焦的消色差耦合光学系统,能够对高峰值功率的2.1~4.6μm红外激光进行光纤耦合,并且光纤端帽可以提高光纤端面的损伤阈值。然后,对消色差耦合光学系统进行了详细设计,并选择了最佳三片式消色差玻璃组合ZNS/MGF2/IRG206进行设计,最终在耦合系统焦距为35 mm时,该系统对2.1~4.6μm波段的耦合效率达到92.74%。进一步分析可知,耦合光学系统最佳的焦距范围在35~47 mm,以及焦距在40 mm时,光纤对准最大容差为60μm。

一体化光纤滤除器和端帽实现20 kW激光输出

在高功率光纤激光系统中,包层光滤除器能将光纤中包层光滤除以保证输出激光光束质量,光纤端帽通过对输出激光扩束降低输出光纤端面的光功率密度,从而保护光纤端面不受损坏,两者都是高功率光纤激光系统稳定运行的重要核心器件。将包层光滤除器和光纤端帽进行一体化设计,制备了一体化高功率光纤包层光滤除器和光纤端帽并分别应用于20 kW合束系统和单纤系统中,输出功率达到20 kW时,端帽的最高温度约为40℃,温升速率约为0.8℃/kW。

基于二氧化碳激光的光纤大直径端帽熔接技术

光纤大直径端帽熔接是千瓦级传能光纤封装的关键技术之一。为了实现光纤大直径端帽熔接,从理论上分析了光纤与大直径端帽熔接机理,设计并搭建了基于CO2激光的光纤大直径端帽熔接系统,掌握了光纤大直径端帽熔接方法和工艺,并利用熔接好的大直径端帽的光纤成功传输了千瓦级连续激光。