[发明专利]用于更改光束形状和强度的阶跃芯光纤结构和方法

权利要求书

1.一种用激光束加工工件的方法，所述方法包括：

提供具有输入端和与所述输入端相对的输出端的阶跃芯光纤，其中所述阶跃芯光纤包括：(i)内芯，其具有第一折射率；(ii)外芯，其环绕所述内芯且具有小于所述第一折射率的第二折射率；(iii)包层，其环绕所述外芯且具有小于所述第二折射率的第三折射率；(iv)相对于所述包层的第一内芯数值孔径(NA)；(v)相对于所述外芯的第二内芯NA；以及(vi)相对于所述包层的外芯NA；

将工件安置成接近所述光纤的所述输出端；

将具有依据所述激光束的功率而变化的激光束NA的可变功率激光束引导到所述光纤的所述输入端中，由此产生从所述光纤的所述输出端发射的输出光束，其中(i)在大致100％的功率下，所述外芯NA大于或等于所述激光束NA，(ii)所述第二内芯NA小于或等于所述外芯NA，且(iii)在50％的功率下，所述第二内芯NA大于或等于所述激光束NA；以及

用所述输出光束加工所述工件。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述激光束在所述光纤的所述输入端上产生非圆形光斑；且

所述光斑具有彼此不同且彼此垂直的第一和第二横向尺寸，所述第一横向尺寸大于所述第二横向尺寸。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述外芯的直径大于所述光斑的所述第一横向尺寸。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述内芯的直径大于所述光斑的所述第二横向尺寸。

5.根据权利要求2所述的方法，其中所述内芯的直径小于所述光斑的所述第一横向尺寸。

6.根据权利要求2所述的方法，其中所述内芯的直径小于所述光斑的所述第二横向尺寸。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光束在所述光纤的所述输入端上产生光斑，所述光斑大于所述内芯的直径且小于所述外芯的直径。

8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括从光束发射器发射所述激光束，所述光束发射器包括：

发射多个离散光束的一个或多个光束源；

聚焦光学器件，其用于将所述多个光束聚焦到分散元件；

用于接收和分散接收到的聚焦光束的所述分散元件；以及

定位成接收分散光束、透射从中穿过的分散光束的一部分作为所述激光束并将分散光束的第二部分反射回所述分散元件的部分反射输出耦合器，

其中所述激光束由多个波长组成。

9.一种用激光束加工工件的方法，所述方法包括：

提供具有输入端和与所述输入端相对的输出端的阶跃芯光纤，其中所述阶跃芯光纤包括：(i)内芯，其具有第一折射率；(ii)外芯，其环绕所述内芯且具有小于所述第一折射率的第二折射率；(iii)包层，其环绕所述外芯且具有小于所述第二折射率的第三折射率；(iv)相对于所述包层的第一内芯数值孔径(NA)；(v)相对于所述外芯的第二内芯NA；以及(vi)相对于所述包层的外芯NA，其中所述内芯的中心轴不与所述外芯的中心轴同轴；

将工件安置成接近所述光纤的所述输出端；

将激光束引导到所述光纤的所述输入端中，由此产生从所述光纤的所述输出端发射的输出光束；以及

用所述输出光束加工所述工件。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

所述激光束是具有依据所述激光束的功率而变化的激光束NA的可变功率激光束；

在大致100％的功率下，所述外芯NA大于或等于所述激光束NA；

所述第二内芯NA小于或等于所述外芯NA；且

在50％的功率下，所述第二内芯NA大于或等于所述激光束NA。

11.根据权利要求9所述的方法，其中：

所述激光束在所述光纤的所述输入端上产生非圆形光斑；且

所述光斑具有彼此不同且彼此垂直的第一和第二横向尺寸，所述第一横向尺寸大于所述第二横向尺寸。