一種光纖激光器光路系統的制作方法

專利名稱:一種光纖激光器光路系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種光纖激光器光路系統，包括激光輸入耦合裝置、傳輸光纖、光纖端帽、水冷系統、固定座以及光纖光纜，其特征在于：輸入端激光通過激光輸入耦合裝置，耦合進入傳輸光纖，傳輸光纖輸出端熔接端帽，激光輸入耦合裝置和端帽分別固定于兩個固定座上，整個光路系統封裝在水冷系統內，水冷系統外側包圍光纖光纜；在激光輸入耦合裝置、光纖端帽表面鍍膜，形成激光腔體。本實用新型在傳輸光纖兩端直接熔接激光耦合裝置與端帽，并使得整個光路系統放置于水冷裝置中，結構外側包圍光纜保護。本實用新型具有體積小、可靠性高，集成度高、成本低等優點，能夠在保證高光束質量的基礎上，實現高功率激光輸出。
【專利說明】一種光纖激光器光路系統

【技術領域】
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[0001]本實用新型屬于光纖激光器【技術領域】，用于將復雜的光纖激光器光路系統，集成于一簡單的光纖激光器光路系統中，該發明具有體積小、可靠性高，集成度高、成本低等優點，能夠在保證高光束質量的基礎上，實現高功率激光穩定輸出。
技術背景:
[0002]光纖激光器是繼傳統氣體激光器和固體激光器后的第三代新型激光器，具有結構緊湊、壽命長、免維護、光束質量好、節能環保等優點，已成功應用于機械加工、醫療、汽車制造及軍事等領域。
[0003]傳統光纖激光器由:電路控制單元、半導體泵浦單元、光纖激光光路單元、功率傳輸單元組成。其中光纖光路單元與功率傳輸單元是光纖激光器區別于半導體激光器的關鍵。目前，商用的光纖激光器都是把這兩部分作為單獨組件，進行裝配。
[0004]光纖激光器與半導體激光器是目前最新一代的激光器，相比于光纖激光器，半導體激光器由于沒有有源光纖光路單元，所以成本、轉換效率、體積等方便有比較明顯優勢；另外隨著光束合束技術的發展，半導體激光器在光束質量上面，正逐步接近光纖激光器，在一些焊接、切割、熔覆等領域正逐步替代光纖激光器。但是在一些精密切割、打標等加工領域，需要近單模光束輸出，這方面，是半導體激光器無法取代的。


【發明內容】

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[0005]本實用新型的目的提供一種光纖激光器光路系統，通過整合，把激光光路單元與傳輸單元，結合成一個整體，不僅使得激光器的結構更加緊湊，而且成本得到大幅度降低。
[0006]本實用新型的通過以下技術方案來實現:
[0007]—種光纖激光器光路系統，包括激光輸入耦合裝置、傳輸光纖、光纖端帽、水冷系統、固定座以及光纖光纜，其特征在于:輸入端激光通過激光輸入耦合裝置，耦合進入傳輸光纖，傳輸光纖輸出端熔接端帽，激光輸入耦合裝置和端帽分別固定于兩個固定座上，整個光路系統封裝在水冷系統內，水冷系統外側包圍光纖光纜；在激光輸入耦合裝置、光纖端帽表面鍍膜，形成激光腔體。
[0008]輸入激光通過激光輸入耦合裝置耦合進入傳輸光纖的纖芯或包層。
[0009]所述的激光輸入耦合裝置直接與傳輸光纖熔接或通過空間耦合進入傳輸光纖。
[0010]所述的激光輸入耦合裝置是錐形光學棒、NXl合束器、(N+l)xl合束器或光學透鏡。
[0011]傳輸光纖全部是摻雜光纖或部分是摻雜光纖，部分是非摻雜光纖。
[0012]傳輸光纖輸出端熔接端帽，端帽的材料為耐高功率材料，選擇高純熔融石英、氟化隹丐、氟化鎂、寶石、娃或硒化鋅材料。
[0013]上述激光輸入稱合裝置、光纖端帽固定于固定座上，激光輸入稱合裝置、傳輸光纖、光纖光柵、光纖端帽，通過同一水冷裝置進行水冷散熱。
[0014]水冷裝置外側包圍一層光纖光纜以保護該光路系統。
[0015]本實用新型通過制作不同規格的光路系統，可以對同一輸入光源進行擴展。比如，切割、焊接、熔覆，三者對于光束質量要求各不相同，對于光纖直徑也各自不同。我們根據本實用新型通過更換不同規格的光路系統，可以滿足客戶不同需求，并且更換過程簡單，易于操作。比如對于熔覆，我們選擇非摻雜傳輸光纖，可以直接把輸入半導體激光耦合進入光路系統；對于切割，我們選擇摻雜光纖，兩端制作光柵，可以輸出高功率單模激光。
[0016]本實用新型用于將復雜的光纖激光器光路系統，集成于一簡單激光傳輸系統中，該發明具有體積小、可靠性高，集成度高、成本低等優點，能夠在保證高光束質量的基礎上，實現高功率激光穩定輸出。本實用新型利用同一半導體泵浦源，通過更換不同部件，可以使得最后輸出激光在光纖激光與半導體激光之間轉換，大大增強了激光器的多樣性。

【附圖說明】

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[0017]圖1是輸入915nm，輸出是915nm，輸入耦合裝置是耦合透鏡，通過空間光路整合，耦合進入光纖纖芯的示意圖；
[0018]圖2是輸入915nm,輸出是915nm,輸入稱合裝置是錐形石英棒,通過熔接,f禹合進入光纖的示意圖；
[0019]圖3是本光路系統與各個激光模塊組成的MPOA激光系統示意圖。

【具體實施方式】
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[0020]結合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0021]實施例，如圖1、圖2所示，一種光纖激光器光路系統，包括激光輸入耦合裝置1、傳輸光纖3、光纖端帽5、水冷系統8、兩個固定座(9，10)以及光纖光纜11，其特征在于:輸入端激光通過激光輸入稱合裝置I，稱合進入傳輸光纖3,傳輸光纖3輸出端熔接端帽5,激光輸入耦合裝置I和端帽5分別固定于兩個固定座(9、10)上，整個光路系統封裝在水冷系統8內，水冷系統8設有進水口 6，出水口 7，水冷系統外側包圍光纖光纜11 ;在激光輸入耦合裝置1、光纖端帽5表面鍍膜，形成激光腔體。
[0022]如圖3所示，另一種MOPA放大系統，實施方式如下:
[0023]1、稱合裝置是(6+1) xl全光纖合束器,合束器輸入信號端是20/400無源光纖,輸入泵浦端是200/220光纖，輸入光纖通過熔融拉錐，形成光纖束，與輸出YB光纖直接熔接，YB光纖是20/400八邊形光纖，與輸入無源光纖匹配；整合(6+1) xl合束器錐區用低折射率膠水封裝，整個器件封裝在金屬固定座上；
[0024]2、上述信號輸入20/400光纖與一個700w，1070nm種子源熔接，輸入端200/220光纖與6個200W 915nm泵浦源熔接，整個光學系統由控制電路控制；
[0025]3、上述I有源Yb光纖長度30米以上，光纖外側包圍密封套管，光纖兩端無光柵，輸出端Yb光纖熔接一段直徑10mm，長度20mm鍍膜端帽；
[0026]4、把上述輸入耦合裝置、端帽分別封裝在金屬固定座上，固定座與上述密閉套管封裝，固定座外側便于定位、固定，如采用QBH機械結構,便于與輸入激光器與輸出加工裝置定位、匹配；
[0027]6、水冷系統使流動水，直接與耦合裝置、光纖、端帽結合；便于高功率產生的熱量，直接被水帶走；
[0028]7、在水冷裝置外側包圍金屬光纜，金屬光纜兩頭分別連接金屬固定座，保證整個激光光路系統的機械可靠性。
[0029]該結構可實現千瓦以上，高功率準單模激光輸出；亦可實現數千瓦級別，高功率少模激光輸出；通過多次級聯，還可以實現多次放大；
[0030]如圖1、2，輸出915nm激光的光路系統，實施方式如下:
[0031]1、如圖1，耦合裝置是光學透鏡，輸入915nm泵浦激光，通過光學透鏡耦合進入傳輸光纖;
[0032]2、如圖2，耦合裝置是錐形光纖棒，光纖棒一端磨拋成光學透鏡，另外一端與傳輸光纖熔接；
[0033]3、通過如圖1、圖2，使得915nm泵浦激光直接耦合進入傳輸光纖的纖芯；傳輸光纖大于10米，輸出端熔接一段端帽；
[0034]4、把上述輸入耦合裝置、端帽分別封裝在金屬固定座上，固定座與上述密閉套管封裝，固定座外側便于定位、固定，如采用QBH機械結構,便于與輸入激光器與輸出加工裝置定位、匹配；
[0035]5、水冷系統使流動水，直接與耦合裝置、光纖、端帽結合；便于高功率產生的熱量，直接被水帶走；
[0036]6、在水冷裝置外側包圍金屬光纜，金屬光纜兩頭分別連接金屬固定座，保證整個激光光路系統的機械可靠性。
[0037]該結構,可以直接把半導體激光稱合進入傳輸系統，應用于一些高功率，對光束質量要求的場合，如熔覆、焊接。
【權利要求】
1.一種光纖激光器光路系統，包括激光輸入稱合裝置、傳輸光纖、光纖端帽、水冷系統、固定座以及光纖光纜，其特征在于:輸入端激光通過激光輸入耦合裝置，耦合進入傳輸光纖，傳輸光纖輸出端熔接端帽，激光輸入耦合裝置和端帽分別固定于兩個固定座上，整個光路系統封裝在水冷系統內，水冷系統外側包圍光纖光纜；在激光輸入耦合裝置、光纖端帽表面鍍膜，形成激光腔體。2.如權利要求1所述的光纖激光器光路系統，其特征在于:輸入激光通過激光輸入率禹合裝置耦合進入傳輸光纖的纖芯或包層。3.如權利要求1所述的光纖激光器光路系統，其特征在于:所述的激光輸入耦合裝置直接與傳輸光纖熔接或通過空間耦合進入傳輸光纖。4.如權利要求1所述的光纖激光器光路系統，其特征在于:所述的激光輸入耦合裝置是錐形光學棒、NXl合束器、(N+l)xl合束器或光學透鏡。5.如權利要求1所述的光纖激光器光路系統，其特征在于:傳輸光纖全部是摻雜光纖或部分是摻雜光纖，部分是非摻雜光纖。6.如權利要求1所述的光纖激光器光路系統，其特征在于:端帽的材料為耐高功率材料。7.如權利要求6所述的光纖激光器光路系統，其特征在于:所述耐高功率材料選擇高純熔融石英、氟化鈣、氟化鎂、寶石、硅或硒化鋅材料。
【文檔編號】H01S3-067GK204290020SQ201420674569
【發明者】施建宏, 閆大鵬, 李成[申請人]武漢銳科光纖激光器技術有限責任公司