[发明专利]光纤激光合成器

说明书

一种光合成器(25)，包括拼接成输出光纤(26)的输入光纤束(24)，输出光纤具有覆层和在所述覆层内部的至少一个高折射率部分，使得所述高折射率部分具有的直径基本等于或者小于输入光纤束在拼接点处的外径。

技术领域

本发明涉及光纤激光合成器。更具体地，它涉及用于使几个激光器的输出合成为单一输出光纤的合成器以及用于控制从该光纤射出的空间光束分布的控制设备和控制方法。

背景技术

许多激光加工方案依靠通过光纤的光束传输。该光纤通常是径向对称的(具有圆形横截面)，并且具有一致的折射率分布图(以别的方式成为阶跃型折射率)。从这样的光纤射出的光束因而也是圆形对称的并且在通过光束传输光纤接收激光光束的工件上产生基本一致的光分布。

对于许多应用而言，需要在工件上产生定制的不一致的光分布，例如环形分布或者具有中心峰值的分布。能获取到用于产生这种分布的方案，但是其通常是复杂的并且涉及自由空间光学器件的使用。特别对于高功率光纤-激光器系统而言这些的使用是不需要的。

产生高功率光纤激光器系统的一种方法是通过拼接成输出光纤的锥形光纤束使多个激光器的输出合成。每个激光器通过单独的输入光纤传送束，在单独的输入光纤中的激光光束然后被合成，并且所有的它们的输入通过同一单一输出光纤输出。这些是通常已知的输出合成器。这种合成方案的一个方面在于，虽然各个输入光纤定位成彼此紧密接近，但是当它们保持为锥形束时的输入是不同的。标准输出光纤收集所有的输入并且产生一致的输出，因为所有输入由同一圆形对称单一折射率区重叠。

WO2011/048398公开了一种具有锥形输入光纤束的系统。

发明内容

本发明试图提供一种能够在工件上产生不均匀或者定制的光分布的合成配置。

根据本发明的一个方面，提供一种光合成器，包括拼接成输出光纤的输入光纤束，所述输出光纤包括具有折射率n0和等于或者大于所述输入光纤束直径的直径的第一区域和在所述第一区域内的一个或者多个第二区域，每个所述第二区域具有不同于n0的折射率，每个所述第二区域不叠置所有的所述输入光纤。

第二区域由此被配置成使得它们提供仅从输入光纤的辅助组耦接。

如果输入光纤的端面被封装或者部分地被封装在第二区域的端面中，那么第二区域叠置输入光纤。

第一区域的直径优选地等于或者基本等于输入光纤束在拼接点处的直径。

输出光纤可以是双覆层输出光纤。

第一区域可以是覆层。

第二区域可以包括中心芯。

第二区域可以可选地或者另外地包括一个或者多个环形区域。

在所述第二区域包括至少一个环形区域的情况下，所述输入光纤束包括至少一个径向外部输入光纤组，并且，所述环形区域叠置所述径向外部输入光纤。

输出光纤可具有由第一区域包围的第二区域，并且输入光纤束可具有中心芯和径向围绕它的多个光纤，使得输出光纤的第二区域的直径等于或者小于中心输入光纤的直径。优选的是，它定位成使得它的进入面位于由所述中心输入光纤的输出面限定的区域内。它可以与其共轴。在该实施例或者其它实施例中的第二区域可例如为圆形或者椭圆形，或者具有其它形状。

可以使用输出光纤的其它构造。在输出光纤具有中心第二区域和周围第一区域，例如具有中心芯和周围覆层的实施例中，可以看到中心芯用于获取来自中心输入光纤的大部分光，因而趋于在输出光束分布的中心提供显著的峰。此外，来自外部输入“端口”(即，输入光纤)的光的一部分也能被输出光纤的中心芯获取。这能导致具有中心峰的分布，这对于一定范围的激光加工操作是有利的。