高功率激光耦合器及其装配方法组成比例

本申请公开了高功率激光耦合器，包括激光输入系统和激光输出系统，两者可拆卸地连接在一起；激光输入系统和激光输出系统均采用水冷散热的方式，激光输入系统的输入光纤与激光输出系统的输出光纤的纤芯直径不同，第一准直透镜组件与第二准直透镜组件相对且间隔设置，所述第一准直透镜组件将所述第一端帽出射的发散光聚合成一束平行准直光，所述第二准直透镜组件接收所述平行准直光束，聚合成一束聚焦光并经所述第二端帽耦合入所述输出光纤。由此，当本申请的高功率激光耦合器应用到半导体激光器时，可实现了光纤芯径的变化，提高了半导体激光器的应用场景。

High power laser coupler and its assembly method

The application discloses a high-power laser coupler, including a laser input system and a laser output system, which are detachably connected together; both the laser input system and the laser output system adopt a water-cooled heat dissipation mode; the input fiber of the laser input system has a different core diameter from the output fiber of the laser output system; and A collimating lens assembly is set relative to and spaced from the second collimating lens assembly. The first collimating lens assembly aggregates the emitted light from the first end cap into a parallel collimating light. The second collimating lens assembly receives the parallel collimating beam, aggregates the focused light and couples it into the second end cap. The output optical fiber is described. Thus, when the high power laser coupler applied in this application is applied to the semiconductor laser, the change of the fiber core diameter can be realized, and the application scene of the semiconductor laser can be improved.

【技术实现步骤摘要】
高功率激光耦合器及其装配方法
本申请涉及激光
，尤其涉及一种高功率激光耦合器及其装配方法。
技术介绍
当前半导体激光器作为最具发展前景的激光器，由于激光输出模式太大，不能广泛的应用于高功率激光切割等应用，大大制约了半导体激光器的发展。专利技术人在实现本申请的过程中发现，现有技术中的半导体激光器输出的激光快轴和慢轴的发散角差异比较大，光斑需要整形才能耦合到光纤中，在此过程中很难将高功率的激光完全耦合进纤芯比较细的光纤内，只能耦合进较粗的光纤内。另外现有技术中的大部分光纤激光器的光纤输出类型是固定的，其功能也就被限定，由于输出光纤纤芯固定，激光输出模式比较单一，从而影响激光切割或焊接不同板材或不同厚度的型材的效果。
技术实现思路
本申请根据现有技术的半导体激光器将高功率的激光较难完全耦合进纤芯比较细的光纤，以及光纤激光器的光纤输出类型固定、纤芯固定带来激光输出模式较为单一的技术问题，提出高功率激光耦合器及其装配方法。本申请的一个或者多个实施例公开了一种高功率激光耦合器，包括激光输入系统和与所述激光输入系统可拆卸连接的激光输出系统；所述激光输入系统包括输入光纤、套设在所述输入光纤上为其提供第一水冷通道的第一水冷件、用于固定所述输入光纤和第一水冷件的第一光纤固定件、输入镜筒和一端与所述输入光纤熔接且另一端靠近用于消像差的第一准直透镜组件的第一端帽，所述第一端帽和第一准直透镜组件分别固定在所述输入镜筒内的两端；所述激光输出系统包括输出光纤、套设在所述输出光纤上为其提供第二水冷通道的第二水冷件、用于固定所述输出光纤和第二水冷件的第二光纤固定件、输出镜筒和一端与所述输出光纤熔接且另一端靠近用于消像差的第二准直透镜组件的第二端帽，所述第二端帽和第二准直透镜组件分别固定在所述输出镜筒内的两端；所述输入光纤与输出光纤的纤芯直径不同，所述第一准直透镜组件与所述第二准直透镜组件相对且间隔设置，所述第一准直透镜组件将所述第一端帽出射的发散光聚合成一束平行准直光，所述第二准直透镜组件接收所述平行准直光束，聚合成一束聚焦光并经所述第二端帽耦合入所述输出光纤。其中，所述激光输入系统还包括第一挡光件和第一光阑；所述第一水冷件内设有所述第一水冷通道，所述第一水冷件收容于所述第一光纤固定件的第一容置腔内，所述第一水冷件的一端与所述第一容置腔的侧壁固定，所述第一水冷件与所述第一光纤固定件内均设有收容空间，所述第一挡光件插入所述第一光纤固定件的收容空间内并伸出到所述第一水冷件的收容空间内；所述第一水冷件的远离第一挡光件的一端与所述输入镜筒固定；所述输入镜筒远离所述第一挡光件的一侧内固定所述第一准直透镜组件；所述第一光阑设置于所述输入镜筒内靠近所述第一水冷件的一侧，所述第一光阑设有第一光阑孔；所述第一端帽呈阶梯状，固定在输入镜筒内及在所述第一光阑远离所述第一水冷件的一侧，其阶梯向所述第一水冷件方向凸起；所述输入光纤依次穿设所述第一水冷件、第一挡光件、输入镜筒和第一光阑孔与所述第一端帽的阶梯凸起处熔接在一起；所述激光输出系统还包括第二挡光件和第二光阑；所述第二水冷件内设有所述第二水冷通道，所述第二水冷件收容于所述第二光纤固定件的第二容置腔内，所述第二水冷件的一端与所述第二光纤固定件的第二容置腔的侧壁固定，所述第二水冷件与所述第二光纤固定件内均设有收容空间，所述第二挡光件插入所述第二光纤固定件的收容空间内并伸出到所述第二水冷件的收容空间内；所述第二水冷件的远离第二挡光件的一端与所述输出镜筒固定；所述输出镜筒远离所述第二挡光件的一侧内固定所述第二准直透镜组件；所述第二光阑设置于所述输出镜筒内靠近所述第二水冷件的一侧，所述第二光阑设有第二光阑孔；所述第二端帽呈阶梯状，固定在输出镜筒内及在所述第二光阑远离所述第二水冷件的一侧，其阶梯向所述第二水冷件方向凸起；所述输出光纤依次穿设所述第二水冷件、第二挡光件、第二输入镜筒和第二光阑孔与所述第二端帽的阶梯凸起处熔接在一起。其中，所述第一准直透镜组件包括第一平凸透镜或第一双凸透镜中的一项，还包括第一弯月透镜，所述第一平凸透镜或第一双凸透镜中的一项与第一弯月透镜之间设有第一隔圈，所述输入镜筒内设有第一限位台阶，第一压环压合在所述第一弯月透镜弯曲面将所述第一弯月透镜、及第一平凸透镜或第一双凸透镜中的一项抵持固定在所述第一限位台阶上；所述第一平凸透镜或第一双凸透镜中的一项、第一隔圈、第一弯月透镜、第一压环沿输入镜筒由里往外的方向依次设置；所述第二准直透镜组件包括第二平凸透镜或第二双凸透镜中的一项，还包括第二弯月透镜，所述第二平凸透镜或第二双凸透镜中的一项与第二弯月透镜之间设有第二隔圈，所述输出镜筒内设有第二限位台阶，第二压环压合在所述第二弯月透镜弯曲面将所述第二弯月透镜、及第二平凸透镜或第二双凸透镜中的一项抵持固定在所述第二限位台阶上；所述第二平凸透镜或第二双凸透镜中的一项、第二隔圈、第二弯月透镜、第二压环沿输出镜筒由里往外的方向依次设置。其中，所述第一端帽稍宽松地收容在所述输入镜筒内，所述输入镜筒对应所述第一端帽的位置开设至少一个安装孔，与所述安装孔对应数量的第一调节杆伸入所述安装孔抵接所述第一端帽并可微调伸入长度将所述第一端帽固定；所述第二端帽稍宽松地收容在所述输出镜筒内，所述输出镜筒对应所述第二端帽的位置开设至少一个固定孔，与所述固定孔对应数量的第二调节杆伸入所述固定孔抵接所述第二端帽并可微调伸入长度将所述第二端帽固定。其中，所述输入镜筒内设有第一两级限位台阶，所述第一端帽的阶梯状为两级台阶结构，其抵持所述第一两级限位台阶，第一两级限位台阶结合输入镜筒内的第一端帽槽将所述第一端帽固定；所述输出镜筒内设有第二两级限位台阶，所述第二端帽的阶梯状为两级台阶结构，其抵持所述第二两级限位台阶，第二两级限位台阶结合输出镜筒内的第二端帽槽将所述第二端帽固定。其中，所述输入光纤上设有第一剥模区域，所述第一剥模区域从所述输入光纤与所述第一端帽熔接位置延伸到第一光纤固定件靠近所述第一挡光件的一端位置；所述输出光纤上设有第二剥模区域，所述第二剥模区域从所述输出光纤与所述第二端帽熔接位置延伸到第二光纤固定件靠近所述第二挡光件的一端位置。其中，所述第一剥模区域内剥掉涂覆层的输入光纤的长度大于5mm，且所述第一剥模区域靠近两端位置预留5mm-10mm长度的输入光纤不进行剥模；所述第二剥模区域内剥掉涂覆层的输出光纤的长度大于5mm，且所述第二剥模区域靠近两端位置预留5mm-10mm长度的输出光纤不进行剥模。其中，所述第一水冷件为中空筒状结构，所述第一水冷通道为带第一隔板的第一双层管道，所述第一水冷件上开有第一进水口和第一出水口，朝向所述第一光纤固定件的所述第一隔板的边缘与朝向所述第一光纤固定件的所述第一双层管道的边缘平齐，所述第一双层管道靠近所述第一水冷件的一端由所述第一光纤固定件的第一容置腔的内侧壁封堵并密封，以使进水侧与出水侧相互隔开成两个通道；远离所述第一光纤固定件的所述第一隔板比远离所述第一光纤固定件的所述第一双层管道长度稍短，长度差距的范围为3-10mm，以使进水一侧管道内的水可流到出水一侧的管道内，所述第一双层管道远离所述第一水冷件的一端由所述输入镜筒的外侧壁封堵并密封，从而在第一水冷件内形成封闭的水循环；所述第二水冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高功率激光耦合器，其特征在于，包括激光输入系统和与所述激光输入系统可拆卸连接的激光输出系统；所述激光输入系统包括输入光纤、套设在所述输入光纤上为其提供第一水冷通道的第一水冷件、用于固定所述输入光纤和第一水冷件的第一光纤固定件、输入镜筒和一端与所述输入光纤熔接且另一端靠近用于消像差的第一准直透镜组件的第一端帽，所述第一端帽和第一准直透镜组件分别固定在所述输入镜筒内的两端；所述激光输出系统包括输出光纤、套设在所述输出光纤上为其提供第二水冷通道的第二水冷件、用于固定所述输出光纤和第二水冷件的第二光纤固定件、输出镜筒和一端与所述输出光纤熔接且另一端靠近用于消像差的第二准直透镜组件的第二端帽，所述第二端帽和第二准直透镜组件分别固定在所述输出镜筒内的两端；所述输入光纤与输出光纤的纤芯直径不同，所述第一准直透镜组件与所述第二准直透镜组件相对且间隔设置，所述第一准直透镜组件将所述第一端帽出射的发散光聚合成一束平行准直光，所述第二准直透镜组件接收所述平行准直光束，聚合成一束聚焦光并经所述第二端帽耦合入所述输出光纤。

【技术特征摘要】
1.一种高功率激光耦合器，其特征在于，包括激光输入系统和与所述激光输入系统可拆卸连接的激光输出系统；所述激光输入系统包括输入光纤、套设在所述输入光纤上为其提供第一水冷通道的第一水冷件、用于固定所述输入光纤和第一水冷件的第一光纤固定件、输入镜筒和一端与所述输入光纤熔接且另一端靠近用于消像差的第一准直透镜组件的第一端帽，所述第一端帽和第一准直透镜组件分别固定在所述输入镜筒内的两端；所述激光输出系统包括输出光纤、套设在所述输出光纤上为其提供第二水冷通道的第二水冷件、用于固定所述输出光纤和第二水冷件的第二光纤固定件、输出镜筒和一端与所述输出光纤熔接且另一端靠近用于消像差的第二准直透镜组件的第二端帽，所述第二端帽和第二准直透镜组件分别固定在所述输出镜筒内的两端；所述输入光纤与输出光纤的纤芯直径不同，所述第一准直透镜组件与所述第二准直透镜组件相对且间隔设置，所述第一准直透镜组件将所述第一端帽出射的发散光聚合成一束平行准直光，所述第二准直透镜组件接收所述平行准直光束，聚合成一束聚焦光并经所述第二端帽耦合入所述输出光纤。2.根据权利要求1所述的高功率激光耦合器，其特征在于，所述激光输入系统还包括第一挡光件和第一光阑；所述第一水冷件内设有所述第一水冷通道，所述第一水冷件收容于所述第一光纤固定件的第一容置腔内，所述第一水冷件的一端与所述第一容置腔的侧壁固定，所述第一水冷件与所述第一光纤固定件内均设有收容空间，所述第一挡光件插入所述第一光纤固定件的收容空间内并伸出到所述第一水冷件的收容空间内；所述第一水冷件的远离第一挡光件的一端与所述输入镜筒固定；所述输入镜筒远离所述第一挡光件的一侧内固定所述第一准直透镜组件；所述第一光阑设置于所述输入镜筒内靠近所述第一水冷件的一侧，所述第一光阑设有第一光阑孔；所述第一端帽呈阶梯状，固定在输入镜筒内及在所述第一光阑远离所述第一水冷件的一侧，其阶梯向所述第一水冷件方向凸起；所述输入光纤依次穿设所述第一水冷件、第一挡光件、输入镜筒和第一光阑孔与所述第一端帽的阶梯凸起处熔接在一起；所述激光输出系统还包括第二挡光件和第二光阑；所述第二水冷件内设有所述第二水冷通道，所述第二水冷件收容于所述第二光纤固定件的第二容置腔内，所述第二水冷件的一端与所述第二光纤固定件的第二容置腔的侧壁固定，所述第二水冷件与所述第二光纤固定件内均设有收容空间，所述第二挡光件插入所述第二光纤固定件的收容空间内并伸出到所述第二水冷件的收容空间内；所述第二水冷件的远离第二挡光件的一端与所述输出镜筒固定；所述输出镜筒远离所述第二挡光件的一侧内固定所述第二准直透镜组件；所述第二光阑设置于所述输出镜筒内靠近所述第二水冷件的一侧，所述第二光阑设有第二光阑孔；所述第二端帽呈阶梯状，固定在输出镜筒内及在所述第二光阑远离所述第二水冷件的一侧，其阶梯向所述第二水冷件方向凸起；所述输出光纤依次穿设所述第二水冷件、第二挡光件、第二输入镜筒和第二光阑孔与所述第二端帽的阶梯凸起处熔接在一起。3.根据权利要求2所述的高功率激光耦合器，其特征在于，所述第一准直透镜组件包括第一平凸透镜或第一双凸透镜中的一项，还包括第一弯月透镜，所述第一平凸透镜或第一双凸透镜中的一项与第一弯月透镜之间设有第一隔圈，所述输入镜筒内设有第一限位台阶，第一压环压合在所述第一弯月透镜弯曲面将所述第一弯月透镜、及第一平凸透镜或第一双凸透镜中的一项抵持固定在所述第一限位台阶上；所述第一平凸透镜或第一双凸透镜中的一项、第一隔圈、第一弯月透镜、第一压环沿输入镜筒由里往外的方向依次设置；所述第二准直透镜组件包括第二平凸透镜或第二双凸透镜中的一项，还包括第二弯月透镜，所述第二平凸透镜或第二双凸透镜中的一项与第二弯月透镜之间设有第二隔圈，所述输出镜筒内设有第二限位台阶，第二压环压合在所述第二弯月透镜弯曲面将所述第二弯月透镜、及第二平凸透镜或第二双凸透镜中的一项抵持固定在所述第二限位台阶上；所述第二平凸透镜或第二双凸透镜中的一项、第二隔圈、第二弯月透镜、第二压环沿输出镜筒由里往外的方向依次设置。4.根据权利要求3所述的高功率激光耦合器，其特征在于，所述第一端帽稍宽松地收容在所述输入镜筒内，所述输入镜筒对应所述第一端帽的位置开设至少一个安装孔，与所述安装孔对应数量的第一调节杆伸入所述安装孔抵接所述第一端帽并可微调伸入长度将所述第一端帽固定；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹际龙，张浩泰，李伟，陶新峻，邓杰，蒋峰，
申请(专利权)人：深圳市创鑫激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44