高功率光纤激光器连接器的光阱制造技术

一种光纤激光器系统，其包括光纤激光器连接器，该光纤激光器连接器具有端接产生激光束的光纤的壳体。腔室沿壳体的长度向内部延伸。光阱包括沿腔室的壁形成的多个螺纹以捕获响应于激光束施加到工件上而反射回光纤激光器连接器的光。

Optical Trap of High Power Fiber Laser Connector

A fiber laser system includes a fiber laser connector, which has a case of a fiber end-connected to generate a laser beam. The chamber extends internally along the length of the housing. The optical trap includes a plurality of threads formed along the wall of the chamber to capture light reflecting back to the fiber laser connector in response to the laser beam applied to the workpiece.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高功率光纤激光器连接器的光阱本申请要求2016年5月16日提交的美国临时专利申请62/336871的优先权，其全部内容通过引用并入于此。
本专利技术涉及一种用于高功率光纤激光器连接器的光阱。
技术介绍
光纤激光器是一种光学激光器系统，其包括包层光纤而不是杆、平板或盘。光纤激光器通过光腔室反射光，使得光子流激发光纤中的原子，光纤以有用波长(usefulwavelengths)存储和释放光能。光纤类型、纤芯尺寸、数值孔径、折射率和光纤掺杂(doping)有助于提高使用光纤激光器系统进行光传播的范围和可能性。光纤激光器系统在许多工业、国防和科学应用中被用于不同目的，包括电信、光谱学、医学、定向能武器，以及切割、标记、雕刻和蚀刻各种工件。光纤激光器系统具有局限性，包括与从光纤激光器系统在其上工作的工件反射回光纤的光相关的故障模式。如果不采取措施去除不需要的光，以防止光会聚到可能损坏光学激光器系统的热点，则反射光的去除可能是很成问题的。附图说明本申请描述了各种实施例，可以结合以下附图理解和充分了解：图1A示出了根据本申请的光纤激光器的横截面的实施例；图1B示出了根据本申请的光纤激光器系统的实施例；图2示出了根据本申请的光纤激光器系统的实施例；图3A-E示出了根据本申请的光纤激光器系统中的光纤激光器连接器的实施例；图4示出了根据本申请的光纤激光器连接器中包括的螺纹的各种轮廓的实施例；图5示出了用于操作根据本申请的光纤激光器的方法的实施例。具体实施方式参照上文列出的附图，本申请描述了实施例。本领域普通技术人员将理解说明书和附图是说明而非限制本申请，并且通常为了清晰起见，附图未按比例绘制。本领域技术人员还将认识到通过应用本申请包含的专利技术原理，可能还有更多的实施例，并且这些实施例落入本申请的范围内，除了权利要求之外，本申请的范围不受限制。如在本申请和权利要求中所使用的，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数形式。另外，术语“包括”意味着“包含”。此外，术语“被耦接”不排除在被耦接的实物之间存在中间元件。本文描述的系统、装置和方法不应被解释为以任何方式进行限制。相反，本申请内容针对各种公开的实施例的所有新颖和非显而易见的特征和方面，这些特征和方面可以单独的形式存在，也可以彼此之间的各种组合和子组合形式存在。所公开的系统、方法和装置不限于任何特定方面或特征或其组合，也不要求所公开的系统、方法和装置存在任何一个或多个特定优点或解决问题。任何操作理论都是为了便于解释，但是所公开的系统、方法和装置不限于这种操作理论。尽管为了方便呈现，以特定的顺序次序描述了一些所公开方法的操作，但应该理解，这种描述方式包括重新排列，除非下文阐述的特定语言要求特定排序。例如，顺序描述的操作在某些情况下可以重新排列或同时执行。此外，为了简单起见，附图可能未示出所公开的系统、方法和装置可以与其他系统、方法和装置结合使用的各种方式。另外，该描述有时使用例如“产生”和“提供”的术语来描述所公开的方法。这些术语是执行的实际操作的高级抽象。对应于这些术语的实际操作将根据具体实施而变化，本领域普通技术人员可以很容易地辨别这一点。在一些示例中，值、过程或装置被称为“最低”、“最佳”、“最小”等。应当理解，这样的描述旨在表明可以在许多使用的功能替代方案中进行选择，并且这种选择不需要比其他选择更好、更小或更优选。参考指示为“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等的方向来描述实例。这些术语用于方便描述，但并不暗示任何特定的空间方向。光纤激光器可以提供高功率激光束以实现各种工件的切割、标记、焊接、烧结或钎焊。在一些情况下，当高功率激光束照射在工件上时，反射回光纤激光器系统的光可能导致无约束的加热，这反过来可能导致光纤激光器的不稳定运行或失效。需要一种在故障发生之前处理反射回光纤激光器系统的光，且与现有硬件和电路兼容的简单方法，以便可以检测和避免即将发生的故障。图1A和1B示出了根据本申请的光纤激光器100的横截面的实施例。参照图1A和1B，光纤激光器100可包括由包层104和保护涂层106围绕的纤芯102。纤芯102可以具有与包层104不同的折射率。根据尺寸、折射率和波长，纤芯102可以是单模或多模，尽管单模对于许多应用是优选的模式。纤芯102可以由多种材料制成，包括众所周知的硅基材料。纤芯102可以包括掺杂剂103，掺杂剂103来自包括铒或镱的镧系元素化学物质，其以有用波长释放光能。光纤激光器100可以由例如激光二极管的光源110照射。光源110可以是单个二极管、二极管阵列、或许多独立的泵浦二极管(pumpdiodes)，泵浦二极管中的每个都具有进入耦接器的光纤。光纤激光器100还可以包括位于线圈111两端的光栅114，以操纵或以其他方式过滤光源110并将其作为激光束116传送。光纤激光器100可用于各种应用，包括焊接重金属板、切割用于生产汽车的高强度钢、切割和钻孔混凝土、以及微尺度和纳米级加工或蚀刻。在一些应用中，光纤激光器100可以具有几毫米到几百米之间的长度，最常见的是在1-30米范围内。光纤激光器100可以是盘绕的线圈111，其通常允许的弯曲半径在100-200毫米之间。光纤激光器100会在操作期间释放热量，这需要有效的散热以免损坏纤芯102、包层104或相关的控制和其他电路。图2示出了根据本申请光纤激光器系统200的实施例。参照图2，光纤激光器系统200包括光阱203，其用于有效处理反射光以避免故障。光纤激光器系统200包括激光器模块206，其用于产生激光束216，激光束216通过光纤224被传输到光纤连接器或耦接器228。如本领域普通技术人员所熟知的，光纤导管或包层204可以包住光纤224。在一个实施例中，激光器模块206可以包括处理器220和一个或多个激光二极管234，激光二极管234被耦接到光纤224以沿光纤224泵浦(pump)光束216。处理器220可以被耦接到激光二极管控制器246，激光二极管控制器246被配置为控制一个或多个激光二极管234。激光二极管234可以是本领域普通技术人员已知的任何类型。激光二极管234可以是任何数量并且以本领域普通技术人员已知的任何配置布置。光纤连接器228被配置为将光纤224耦接到许多不同类型的激光装置中的任何一种，例如处理头部232、光纤到光纤耦接器234、光纤到光纤开关236、测试站238等或其任何组合。光纤连接器228可包括壳体230、腔室226、端盖218、连接部分208和光阱203。壳体230可以包住光阱203和光纤224的至少一部分。壳体230可以由本领域普通技术人员已知的任何材料制成，例如，诸如铜的金属。外壳230可以包括腔室226，腔室226可以延伸一段光纤连接器228的至少一部分并且包围光纤224、连接部分208、端盖218和光阱203。端盖218可以在光纤224的远端形成以端接(terminate)光纤224。端盖218可以由本领域普通技术人员已知的任何材料制成。光纤连接器228的连接部分208可以以本领域普通技术人员已知的任何方式与插座210配合，插座210又进而可以将激光装置电耦接到光纤连接器228中的控制和其他电路。插座210可以被设置在与光纤连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤激光器系统，其特征在于，所述光纤激光器系统包括：光纤激光器连接器，所述光纤激光器连接器包括壳体，所述壳体用于端接产生激光束的光纤激光器；腔室，所述腔室沿所述壳体的长度在内部延伸；以及光阱，所述光阱包括沿所述腔室的壁形成的多个螺纹，以捕获响应于所述激光束施加到工件上而反射回所述光纤激光器连接器的光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.16 US 62/336,8711.一种光纤激光器系统，其特征在于，所述光纤激光器系统包括：光纤激光器连接器，所述光纤激光器连接器包括壳体，所述壳体用于端接产生激光束的光纤激光器；腔室，所述腔室沿所述壳体的长度在内部延伸；以及光阱，所述光阱包括沿所述腔室的壁形成的多个螺纹，以捕获响应于所述激光束施加到工件上而反射回所述光纤激光器连接器的光。2.根据权利要求1所述的光纤激光器系统，其特征在于，所述腔室具有基本圆柱形的横截面。3.根据权利要求1所述的光纤激光器系统，其特征在于，所述多个螺纹围绕所述腔室的壁成螺旋形。4.根据权利要求1所述的光纤激光器系统，其特征在于，所述多个螺纹被形成为在所述多个螺纹中的相邻螺纹之间具有基本均匀的螺距。5.根据权利要求1所述的光纤激光器系统，其特征在于，所述多个螺纹被形成为在所述多个螺纹中的相邻螺纹之间具有基本不均匀的螺距。6.根据权利要求1所述的光纤激光器系统，其特征在于，所述多个螺纹被形成为具有基本三角形的锯齿轮廓。7.根据权利要求1所述的光纤激光器系统，其特征在于，所述光纤激光器系统还包括：反射覆盖层，所述反射覆盖层形成在所述腔室的壁上形成的多个螺纹上。8.根据权利要求7所述的光纤激光器系统，其特征在于，所述反射覆盖层包括部分反射层。9.根据权利要求8所述的光纤激光器系统，其特征在于，所述反射覆盖层包括镍、铬、铂或其组合。10.根据权利要求9所述的光纤激光器系统，其特征在于，所述多个螺纹中的至少一些将反射回所述光纤激光器连接器的光的每条光线多次反射。11.根据权利要求10所述的光纤激光器系统，其特征在于，在所述多个螺纹中的至少一些每次反射每条光线时，所述腔室吸收被反射回所述光纤激光器连接器的光的每条光线的一部分。12.一种光纤激光器连接器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·卡尔森，W·R·桑德斯，
申请(专利权)人：恩耐公司，
类型：发明
国别省市：美国,US