[发明专利]用于改变激光束的光束参数积的光学器件和方法

权利要求书

1.一种用于改变激光束的光束参数积的光学器件，所述光学器件包括：

输入端口，其用于将所述激光束输入到所述光学器件中；

光束发射器，其被光学地耦合到所述输入端口；以及

光波导子组件，其被光学地耦合到所述光束发射器，所述光波导子组件包括：

光波导，其具有第一端和第二端、芯和包围所述芯的包层，所述芯和所述包层在所述光波导的所述第一端和第二端之间延伸；以及

出射透镜，其被耦合到所述第二端，并具有不大于10.0mm的焦距，其中所述出射透镜包括耦合到所述光波导的第一梯度折射率光学元件和耦合到所述第一梯度折射率光学元件的第二梯度折射率光学元件，其中所述第一梯度折射率光学元件的径向梯度折射率分布实质上是非抛物线的，用于产生像差；以及，其中所述第二梯度折射率光学元件的径向梯度折射率分布实质上是抛物线的，用于产生所述激光束的可变发散度和可变激光束腰直径的所期望的混合；

其中所述光束发射器被配置成用于将所述激光束以会聚角和发射角发射到在所述光波导的所述第一端处的所述光波导的所述芯中，其中所述光束发射器被配置成改变所述会聚角和所述发射角中的一个或多个；

其中在操作中，所发射的激光束从所述光波导的所述第一端传播到所述光波导的所述第二端，并穿过所述出射透镜，形成接近所述出射透镜的第一激光束腰，所述第一激光束腰具有直径，

其中在所述光波导的所述第二端处的局部射线角的分布，关于接近所述第二端的波导轴，实质上是旋转对称的，

其中当所述光束发射器改变所述会聚角和/或所述发射角时，所述第一激光束腰的直径改变，从而改变离开所述出射透镜的所述激光束的光束参数积。

2.如权利要求1所述的光学器件，其中所述光波导是阶跃折射率波导。

3.如权利要求2所述的光学器件，其中所述出射透镜被刚性地安装到所述光波导。

4.如权利要求3所述的光学器件，其中所述出射透镜与所述光波导成一整体。

5.如权利要求4所述的光学器件，其中所述出射透镜是梯度折射率透镜、梯度折射率波导件或具有弯曲外部光学表面的端盖。

6.如权利要求1所述的光学器件，其中所述出射透镜是梯度折射率透镜或梯度折射率波导件，其中所述出射透镜的长度不是四分之一节距或其奇数整数倍，其中所述出射透镜具有折射率分布，使得当其在四分之一节距的长度中使用时，将产生不大于10mm的焦距。

7.如权利要求1所述的光学器件，其中所述第一梯度折射率光学元件具有半节距长度的一倍或整数倍的长度，以及其中所述第二梯度折射率光学元件具有四分之一节距长度的一倍或奇数整数倍的长度。

8.如权利要求2所述的光学器件，其中所述光束发射器包括用于将射到其上的所述激光束发射到所述光波导的所述第一端中的入射透镜，以及用于提供在所述激光束和所述入射透镜的光轴之间的可变横向位移的移动装置。

9.如权利要求8所述的光学器件，其中所述入射透镜和所述出射透镜分别被刚性地安装到所述光波导的所述第一端和所述第二端。

10.如权利要求9所述的光学器件，其中所述入射透镜相对于所述光波导的所述芯横向偏移，用于将所述激光束发射到所述芯中，以在所述芯中产生歪斜射线；或其中所述入射透镜是梯度折射率透镜或一段梯度折射率光纤，且所述入射透镜的外部小面倾斜，用于将所述激光束发射到所述芯中，以在所述芯中产生歪斜射线；或其中所述激光束具有可变横向位移并且倾斜地被发射到所述入射透镜中，用于将所述激光束发射到所述芯中，以在所述芯中产生歪斜射线。

11.如权利要求9所述的光学器件，其中所述入射透镜和所述出射透镜与所述光波导成一整体。

12.如权利要求9所述的光学器件，其中所述入射透镜和所述出射透镜具有相同的焦距。