一种双柱透镜聚焦的光纤耦合激光系统技术方案

本实用新型专利技术实施例公开了一种双柱透镜聚焦的光纤耦合激光系统，包括多个激光单元、快轴聚焦柱透镜、慢轴聚焦柱透镜和输出光纤；其中，每一激光单元包括半导体激光单管、快轴准直镜、慢轴准直镜和反射镜，半导体激光单管发出的激光依次经过快轴准直镜、慢轴准直镜和反射镜后，在快轴方向上进行空间叠加；叠加后的激光分别经过快轴聚焦柱透镜和慢轴聚焦柱透镜聚焦后，耦合进输出光纤。通过上述方式，本实用新型专利技术实施例能够提高激光系统输出激光的亮度。

An optical fiber coupled laser system focusing on two cylindrical lenses

The embodiment of the utility model discloses a fiber-coupled laser system with a double-cylindrical lens focusing, comprising a plurality of laser units, a fast-axis focusing cylindrical lens, a slow-axis focusing cylindrical lens and an output fiber, wherein each laser unit comprises a semiconductor laser single tube, a fast-axis collimating mirror, a slow-axis collimating mirror and a reflecting mirror, a semiconductor laser. The laser emitted by a single tube passes through a fast-axis collimator, a slow-axis collimator and a reflector in turn, and then superimposes in space in the direction of the fast-axis. The superimposed laser passes through a fast-axis collimator and a slow-axis collimator respectively, and then couples into an output fiber. Through the above way, the embodiment of the utility model can improve the brightness of the laser output by the laser system.

【技术实现步骤摘要】
一种双柱透镜聚焦的光纤耦合激光系统
本技术实施例涉及激光
，特别是涉及一种双柱透镜聚焦的光纤耦合激光系统。
技术介绍
高功率光纤激光器以其稳定可靠、免维护的优点，正逐步取代传统的气体、固体激光器，成为薄板金属切割、焊接领域的重要加工工具。目前，高功率光纤激光器普遍使用多个半导体激光单管作为其泵浦源，每一半导体激光单管可以实现几瓦至十几瓦的功率输出。半导体激光单管1的工作示意图如图1所示，其X方向(慢轴方向)发光区为几十到数百微米，发散角一般为8°-12°(半高全宽)，其Y方向(快轴方向)发光区为1-2微米，发散角一般为25°-35°(半高全宽)，可见，两个方向的光束质量相差数十倍。一种典型的高功率光纤激光器的激光系统如图2所示，其包括多个激光单元和一个球面聚焦透镜5，其中，每一激光单元又包括：半导体激光单管1、快轴准直镜2、慢轴准直镜3和反射镜4。各半导体激光单管1的输出激光分别经过各自的快轴准直镜2和慢轴准直镜3准直后，再在Y方向(快轴方向)上进行空间叠加，之后经过球面聚焦透镜5聚焦后耦合进输出光纤6。因半导体激光单管1发出的激光在快轴方向和慢轴方向的光束质量差别很大，因此在输出光纤6的端面处的激光光斑往往呈“长条形”，如图3所示；由于未充分利用输出光纤6的整个纤芯面积，导致激光系统输出激光的亮度大大低于光纤耦合前激光的亮度。
技术实现思路
本技术实施例主要解决的技术问题是提供一种双柱透镜聚焦的光纤耦合激光系统，通过双聚焦柱透镜分别在快轴和慢轴方向上对激光单元发出的激光进行聚焦，能够提高激光系统输出激光的亮度。本技术采用的一个技术方案是：提供一种双柱透镜聚焦的光纤耦合激光系统，包括多个激光单元、快轴聚焦柱透镜、慢轴聚焦柱透镜和输出光纤；其中，每一所述激光单元包括半导体激光单管、快轴准直镜、慢轴准直镜和反射镜，所述半导体激光单管发出的激光依次经过所述快轴准直镜、所述慢轴准直镜和所述反射镜后，在快轴方向上进行空间叠加；叠加后的激光分别经过所述快轴聚焦柱透镜和所述慢轴聚焦柱透镜聚焦后，耦合进所述输出光纤。可选地，所述快轴聚焦柱透镜为球面柱透镜，或者为非球面柱透镜；所述慢轴聚焦柱透镜为球面柱透镜，或者为非球面柱透镜。可选地，所述快轴聚焦柱透镜为单柱透镜，或者为复合柱透镜；所述慢轴聚焦柱透镜为单柱透镜，或者为复合柱透镜。可选地，所述快轴聚焦柱透镜和所述慢轴聚焦柱透镜为独立的2个柱透镜，或者为组合在一起的一个器件。可选地，所述多个激光单元的激光的叠加方式包括以下任意一种或多种方式的组合：空间叠加、偏振叠加、波长叠加。可选地，所述反射镜上镀有高反射率介质膜。在一些实施例中，所述多个激光单元的相邻激光单元之间保持一固定的高度差。可选地，所述系统还包括：呈阶梯状分布的多个热沉，所述多个激光单元的半导体激光单管分别对应设于所述多个热沉上。在一些实施例中，所述多个激光单元的反射镜在同一平面上错落设置。可选地，所述系统还包括：基座，所述多个激光单元的半导体激光单管均设于所述基座上。。本技术实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术实施例的光纤耦合激光系统包括多个激光单元、快轴聚焦柱透镜、慢轴聚焦柱透镜和输出光纤，多个激光单元发出的激光在快轴方向上进行空间叠加后，经过快轴聚焦柱透镜7和慢轴聚焦柱透镜分别聚焦，耦合进输出光纤，输出光纤的端面处的激光光斑可近似呈“正方形”，通过充分利用输出光纤的纤芯面积，提高了激光系统输出激光的亮度。附图说明图1是半导体激光单管的工作示意图；图2是现有技术的高功率光纤激光器的激光系统的结构示意图；图3是现有技术的激光系统的输出光纤的端面处的激光光斑示意图；图4是本技术实施例的光纤耦合激光系统的结构示意图；图5是本技术实施例的光纤耦合激光系统的输出光纤的端面处的激光光斑示意图；图6是本技术一实施例的光纤耦合激光系统的侧视图。具体实施方式为了便于理解本技术，下面结合附图和具体实施例，对本技术进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图4，图4为本技术实施例提供的光纤耦合激光系统的结构示意图，该系统包括多个激光单元、快轴聚焦柱透镜7、慢轴聚焦柱透镜8和输出光纤6，其中，每一激光单元包括半导体激光单管1、快轴准直镜2、慢轴准直镜3和反射镜4，半导体激光单管1发出的激光依次经过快轴准直镜2、慢轴准直镜3和反射镜4后，在快轴方向上进行空间叠加。叠加后的激光分别经过快轴聚焦柱透镜7和慢轴聚焦柱透镜8聚焦后，耦合进输出光纤6。由于可以根据半导体激光单管1发出的激光在快轴方向和慢轴方向上的光束质量特性，分别对快轴聚焦柱透镜7和慢轴聚焦柱透镜8进行参数优化。因此本实施例中，通过双聚焦柱透镜分别在快轴和慢轴方向上对激光单元发出的激光进行聚焦后，输出光纤6的端面处的激光光斑可近似呈“正方形”，如图5所示。通过充分利用输出光纤6的纤芯面积，提高了激光系统输出激光的亮度。快轴聚焦柱透镜7可以为球面柱透镜，也可以为非球面柱透镜；慢轴聚焦柱透镜8可以为球面柱透镜，也可以为非球面柱透镜。与球面柱透镜相比，非球面柱透镜具有更佳的曲率半径，其曲率半径从中心到边缘可连续发生变化，以维持良好的像差修正。在实际应用中，可根据需要的性能、成本、尺寸等因素选择球面柱透镜或非球面柱透镜。快轴聚焦柱透镜7可以为单柱透镜，也可以为复合柱透镜；同样地，慢轴聚焦柱透镜8也可以为单柱透镜，或者为复合柱透镜。在一实施例中，快轴聚焦柱透镜7和慢轴聚焦柱透镜8为独立的2个柱透镜。在另一实施例中，快轴聚焦柱透镜7和慢轴聚焦柱透镜8为组合在一起的一个器件。多个激光单元的激光的叠加方式包括以下任意一种或多种方式的组合：空间叠加、偏振叠加、波长叠加，如，多个激光单元的激光可通过空间叠加方式叠加，也可通过空间叠加和偏振叠加方式叠加。可选地，反射镜4上镀有高反射率介质膜，即高反射膜，以提高入射光的反射率。可选地，多个半导体激光单管1之间串联，采用串联的方式能够降低驱动电流，整个激光系统的驱动电流小，降低了对激光驱动电源的要求。在一些实施例中，如图6所示，多个激光单元的相邻激光单元1之间保持一固定的高度差，半导体激光单管1发出的激光依次经过快轴准直镜2、慢轴准直镜3准直后，由不同高度的反射镜4反射到快轴聚焦柱透镜7上。因相邻激光单元1之间保持一固定的高度差，反射镜4反射的激光两两之间不相互遮挡。可选地，该系统还包括：呈阶梯状分布的多个热沉，多个激光单元的半导体激光单管1分别对应设于多个热沉上。具体实施时，一半导体激光单管1焊接到一热沉上，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双柱透镜聚焦的光纤耦合激光系统，其特征在于，包括多个激光单元、快轴聚焦柱透镜、慢轴聚焦柱透镜和输出光纤；其中，每一所述激光单元包括半导体激光单管、快轴准直镜、慢轴准直镜和反射镜，所述半导体激光单管发出的激光依次经过所述快轴准直镜、所述慢轴准直镜和所述反射镜后，在快轴方向上进行空间叠加；叠加后的激光分别经过所述快轴聚焦柱透镜和所述慢轴聚焦柱透镜聚焦后，耦合进所述输出光纤。

【技术特征摘要】
1.一种双柱透镜聚焦的光纤耦合激光系统，其特征在于，包括多个激光单元、快轴聚焦柱透镜、慢轴聚焦柱透镜和输出光纤；其中，每一所述激光单元包括半导体激光单管、快轴准直镜、慢轴准直镜和反射镜，所述半导体激光单管发出的激光依次经过所述快轴准直镜、所述慢轴准直镜和所述反射镜后，在快轴方向上进行空间叠加；叠加后的激光分别经过所述快轴聚焦柱透镜和所述慢轴聚焦柱透镜聚焦后，耦合进所述输出光纤。2.根据权利要求1所述的光纤耦合激光系统，其特征在于，所述快轴聚焦柱透镜为球面柱透镜，或者为非球面柱透镜；所述慢轴聚焦柱透镜为球面柱透镜，或者为非球面柱透镜。3.根据权利要求1所述的光纤耦合激光系统，其特征在于，所述快轴聚焦柱透镜为单柱透镜，或者为复合柱透镜；所述慢轴聚焦柱透镜为单柱透镜，或者为复合柱透镜。4.根据权利要求1所述的光纤耦合激光系统，其特征在于，所述快轴聚焦柱透镜和所述慢轴聚焦柱透镜为独立...

【专利技术属性】
技术研发人员：周少丰，黄良杰，覃刚，
申请(专利权)人：深圳市星汉激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44