[发明专利]光电组件

说明书

本发明涉及一种光学组件(100)，该光学组件(100)包括：第一光纤(101)，其将相干光沿预定方向(P)传播至光学组件(100)的输入端(110)中，所述光纤具有芯和覆层；散热器(111)，其在输入端(110)处围绕光纤(101)；以及透镜(120)，其沿传播方向(P)布置在散热器(111)之后。光学组件(100)还包括布置在透镜(120)之后的滤光器(130)，其中，滤光器(130)具有反射表面(131)，反射表面(131)被布置成透射具有一种或更多种期望波长的光并且反射回一种或更多种不期望的波长穿过透镜(120)。本发明还涉及一种用于分离期望波长和不期望波长的方法。

技术领域

本发明涉及在工业激光应用中用于分离来自激光源的想要和不想要的波长的光的方法和装置。波长的分离在光纤组件中进行，该光纤组件包括用于传输高光学功率特别地为超过1kW的功率的光纤，并且其中，落在光纤芯外部的光辐射至少部分地被流动冷却剂吸收。

背景技术

在用于传输高光学功率的光纤应用中，期望避免光纤电缆特别地诸如光纤连接器的部件可能由于落在光纤芯的外部的入射辐射或者由于被反射回光纤连接器的辐射而被损坏。先前已知有能够解决这种功率损耗的方法。具体地，先前已知的是使这种入射辐射被吸收在流动冷却剂中。

在工业应用中经常使用用于传输高光学功率的光纤电缆。具体地，用于传输高光学功率的光纤电缆借助于高功率激光辐射用于切割和焊接操作中，而且用于可以使用这种类型的光纤电缆的其他工业应用诸如加热、检测或在高温环境中的工作操作中。借助于光纤，可以建立用于将辐射从高功率激光源传输至工件的柔性制造系统。通常，光纤具有玻璃芯和周围的覆层。覆层的功能是将光束限制于芯。可以在这种环境下使用的激光源可以具有高达几千瓦的平均功率输出。

可能存在需要过滤掉的来自激光源的不想要的发射波长的光。这种光可能是多余的泵浦光、来自非线性过程的未转换光或来自更高阶过程的光。

典型的现代工业激光器利用短波长光泵浦，并且发射较长波长激光。在大多数情况下，只有较长波长激光才是感兴趣的。较短波长可能对激光器外部的检测设备或过程有负面影响。例如，工业光纤激光器可以利用约980nm波长的光泵浦并且可以发射约1070nm波长的激光。

短脉冲激光器通常是两倍频或三倍频。由于该过程有点效率低下，因此保留了一定量的主波长。例如，使用非线性晶体可以将在1064nm处操作的纳秒级Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)激光器倍频至532nm。

在以高强度即以高功率结合小体积引导光的情况下，可以自发生成具有不同波长的光。例如，在约1070nm处操作的多千瓦单模激光器可以生成处于较长波长的所谓拉曼光。

在光纤装置诸如用于强脉冲的光纤放大器中，拉曼散射可能是有害的：它可能将许多脉冲能量转移至不会发生激光放大的波长范围中。这种影响可能会限制这种装置可实现的峰值功率。即使在连续波高功率光纤激光器和放大器中，拉曼散射也可能成为问题。然而，对于这种问题有各种解决方案，包括啁啾脉冲放大以及使用特殊的光纤设计，这些设计通过衰减拉曼位移的波长分量来抑制拉曼散射。

用于分离不同波长的光的另一方法是使用二向色镜作为滤光器。二向色镜可以反射一种或更多种特定波长，并且同时使一种或更多种期望的波长透射通过二向色镜。在设计反射镜期间指定了二向色镜的反射角度连同透射/反射的波长。该反射镜是沉积在合适的衬底上的多层介电涂层，优选地为诸如熔融二氧化硅或熔融石英的玻璃衬底。使用例如真空沉积在衬底上建立具有不同折射率的光学涂层的交替层。不同折射率的层之间的界面会产生相位反射，选择性地增强某些波长的光并干扰其他波长。通过控制层的厚度和数目，可以调整滤光器的通带的频率(波长)，并且使其根据需要而变宽或变窄。对于透射波长与反射波长彼此之间可以多接近存在物理限制。此外，根据感兴趣的波长，对于光可以反射的角度也存在限制。已知的方法包括将二向色镜定位成与入射光的光轴成45°。因为不想要的波长被反射而不是被吸收，所以二向色滤光器在操作期间不吸收不想要的能量并且将不会加热到与等效的传统滤光器相同的程度。