【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用用于功率输送和光束切换的光纤束的激光系统相关申请本申请要求2016年12月2日提交的美国临时专利申请No.62/429,270的利益和优先权，该临时专利的全部公开特此通过引用被并入本文。
在各种实施方式中，本专利技术涉及激光系统，特别是具有多个输出和可控光束剖面(例如可变光束参数乘积)的激光系统。
技术介绍
高功率激光系统用于许多不同的应用，例如焊接、切割、钻孔和材料加工。这样的激光系统通常包括激光发射器(来自其的激光耦合到光学纤维(或简单地“光纤”)内)以及将来自光纤的激光聚焦到待加工的工件上的光学系统。波长光束组合(WBC)是用于按比例调整来自激光二极管、激光二极管线阵、二极管线阵的堆叠或布置在一维或二维阵列中的其它激光器的输出功率和亮度的技术。发展了WBC方法以沿着发射器的阵列的一个或两个维度组合光束。典型的WBC系统包括多个发射器，例如一个或多个二极管线阵，其使用色散元件来被组合以形成多波长光束。在WBC系统中的每个发射器单独地谐振，并通过来自公共部分反射输出耦合器的、由色散元件沿着光束组合维度滤波的波长特定反馈来稳定。在2000年2月4日提交的美国专...
【技术保护点】
1.一种具有多个输出的激光系统，所述系统包括：光束发射器，其用于激光束的发射；光纤束，其包括多个光纤，每个所述光纤具有(i)用于接收激光束的输入端以及(ii)与所述输入端相对的用于将接收到的激光束输送到工件的输出端；反射器，其用于接收所述激光束并朝着所述光纤束反射所述激光束；以及光学元件，其用于从所述反射器接收所述激光束并将所述激光束耦合到在所述光纤束中的光纤的所述输入端中的仅仅一个内；以及控制器，其用于引起并控制在所述光纤的所述输入端和所述反射器或所述光学元件中的至少一个之间的相对运动以从而确定(i)所述激光束被耦合于的所述光纤束的所述光纤或(ii)所述激光束在选定光纤的...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.02 US 62/4292701.一种具有多个输出的激光系统，所述系统包括：光束发射器，其用于激光束的发射；光纤束，其包括多个光纤，每个所述光纤具有(i)用于接收激光束的输入端以及(ii)与所述输入端相对的用于将接收到的激光束输送到工件的输出端；反射器，其用于接收所述激光束并朝着所述光纤束反射所述激光束；以及光学元件，其用于从所述反射器接收所述激光束并将所述激光束耦合到在所述光纤束中的光纤的所述输入端中的仅仅一个内；以及控制器，其用于引起并控制在所述光纤的所述输入端和所述反射器或所述光学元件中的至少一个之间的相对运动以从而确定(i)所述激光束被耦合于的所述光纤束的所述光纤或(ii)所述激光束在选定光纤的端面上被引导于的位置中的至少一个，由此，光束形状或光束参数乘积中的至少一个至少部分地由所述激光束到所述光纤内的所述耦合确定。2.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器为了反馈操作而配置成基于所测量的参数来渐进地调节所述激光束在所述选定光纤的所述端面上被引导于的所述位置。3.如权利要求2所述的系统，其中所述所测量的参数是所述工件的所测量的参数。4.如权利要求2所述的系统，其中所述所测量的参数是所述激光束的所测量的参数。5.如权利要求1所述的系统，其中在所述光纤的所述输入端和所述反射器或所述光学元件中的至少一个之间的所述相对运动包括所述反射器的旋转或所述光学元件的横向平移中的至少一者。6.如权利要求1所述的系统，其中所述光学元件包括一个或多个透镜和/或一个或多个棱镜。7.如权利要求1所述的系统，其中在所述光纤束中的至少两个光纤的物理特性是不同的。8.如权利要求1所述的系统，其中所述物理特性包括光纤芯的数量、包层区域的数量、光纤芯的直径、包层区域的厚度、光纤芯的折射率和/或包层区域的折射率。9.如权利要求1所述的系统，还包括输入端盖，其中在所述光纤束中的所述光纤的所述输入端熔合到所述输入端盖。10.如权利要求1所述的系统，还包括对于每个光纤布置在所述光纤的所述输出端上的输出端盖。11.如权利要求1所述的系统，其中至少一个所述光纤包括多包层光纤，所述多包层光纤包括光纤芯、围绕所述光纤芯的第一包层区域和围绕所述第一包层区域的第二包层区域。12.如权利要求11所述的系统，其中(i)所述光纤芯的折射率大于所述第一包层区域的折射率，以及(ii)所述第一包层区域的折射率大于所述第二包层区域的折射率。13.如权利要求11所述的系统，其中所述控制器被配置成对于所述激光束被耦合于的所述光纤束的所述光纤而控制在所述光纤的所述输入端和所述反射器或所述光学元件中的至少一个之间的相对运动以从而确定所述激光束被耦合于的所述光纤的一个或多个部分，所述光纤的所述部分包括所述光纤芯、所述第一包层区域和所述第二包层区域。14.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置成对于所述激光束被耦合于的所述光纤束的所述光纤而控制在所述光纤的所述输入端和所述反射器或所述光学元件中的至少一个之间的相对运动以从而确定所述激光束被耦合于的所述光纤的一个或多个部分，所述光纤的所述部分包括一个或多个光纤芯和一个或多个包层区域。15.如权利要求1所述的系统，其中至少一个所述光纤包括阶跃型包层光纤，所述阶跃型包层光纤包括(i)具有第一折射率的中央芯、(ii)围绕所述中央芯的具有第二折射率的第一包层、(iii)围绕所述第一包层的具有第三折射率的环形芯以及(iv)围绕所述环形芯的具有第四折射率的第二包层，其中(i)所述第一折射率大于所述第四折射率，(i)所述第三折射率大于所述第四折射率，以及(iii)所述第二折射率小于所述第一折射率并大于所述第四折射率。16.如权利要求15所述的系统，其中所述控制器被配置成对于所述激光束被耦合于的所述光纤束的所述光纤而控制在所述光纤的所述输入端和所述反射器或所述光学元件中的至少一个之间的相对运动以从而确定所述激光束被耦合于的所述光纤的一个或多个部分，所述光纤的所述部分包括所述中央芯、所述第一包层和所述环形芯。17.如权利要求1所述的系统，其中：所述光束发射器对所述控制器做出响应；以及所述控制器被配置成在所述光纤的所述输入端和所述反射器或所述光学元件中的至少一个之间的相对运动期间调整所述光束发射器的输出功率。18.如权利要求1所述的系统，其中控制器被配置成通过将所述激光束的至少一部分耦合到所述激光束被耦合于的所述光纤的包层区域内来增加所述激光束的光束参数乘积。19.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置成至少部分地基于在所述激光束被耦合于的所述光纤的所述输出端附近的所述工件的特性来确定所述光束形状或所述光束参数乘积中的至少一个。20.如权利要求19所述的系统，其中所述工件的所述特性包括所述工件的厚度或所述工件的组成中的至少一个。21.如权利要求19所述的系统，还包括(i)用于存储对应于在所述工件上限定的加工路径的数据的所述控制器可访问的存储器以及(ii)用于存储多种材料的加工数据的数据库，其中所述控制器被配置成查询所述数据库以得到所述工件的一种或多种材料的加工数据，所述光束的所述光束形状或所述光束参数乘积中的至少一个至少部分地由所得到的加工数据来确定。22.如权利要求1所述的系统，其中所述光束发射器包括：一个或多个光束源，其发射多个离散光束；聚焦光学器件，其用于将所述多个光束聚焦到色散元件上；色散元件，其用于接收所述聚焦光束并使接收到的聚焦光束色散；以及部分反射输出耦合器，其定位成接收色散光束、使所述色散光束的一部分作为所述激光束穿过其透射并将所述色散光束的第二部分朝着所述色散元件反射回，其中所述激光束由多个波长组成。23.如权利要求22所述的系统，其中所述色散元件包括衍射光栅。24.一种调节激光束的光束参数乘积或光束形状中的至少一个的方法，所述方法包括：提供包括多个光纤的光纤束，每个所述光纤具有(i)用于接收激光束的输入端以及(ii)与所述输入端相对的用于输送接收到的激光束的输出端；朝着所述光纤束的所述光纤中的选定的一个光纤引导激光束；以及在那期间，通过将所述激光束引导到在选定光纤的输入端上的一个或多个第一输入耦合位置来选择所述激光束的光束参数乘积或光束形状中的至少一个。25.如权利要求24所述的方法，还包括用所述激光束加工布置在所述选定光纤的输出端附近的工件。26.如权利要求25所述的方法，其中至少部分地基于所述工件的特性来选择所述激光束的所述光束参数乘积或所述光束形状中的至少一个。27.如权利要求26所述的方法，其中所述工件的特性包括所述工件的厚度或所述工件的组成中的至少一个。28.如权利要求24所述的方法，其中所述第一输入耦合位置中的至少一个与所述选定光纤的包层区域相交。29.如权利要求24所述的方法，其中朝着所述光纤中的所述选定光纤引导所述激光束包括下列操作中的至少一个：(i)用一个或多个反射器反射所述激光束或(ii)用一个或多个光学元件聚焦所述激光束。30.如权利要求24所述的方法，其中在所述光纤束中的至少两个光纤的物理特性是不同的。31.如权利要求30所述的方法，其中所述物理特性包括光纤芯的数量、包层区域的数量、光纤芯的直径、包层区域的厚度、光纤芯的折射率和/或包层区域的折射率。32.如权利要求24所述的方法，其中至少一个所述光纤包括多包层光纤，所述多包层光纤包括光纤芯、围绕所述光纤芯的第一包层区域和围绕所述第一包层区域的第二包层区域。33.如权利要求32所述的方法，其中(i)所述光纤芯的折射率大于所述第一包层区域的折射率，以及(i)所述第一包层区域的折射率大于所述第二包层区域的折射率。34.如权利要求24所述的方法，其中至少一个所述光纤包括阶跃型包层光纤，所述阶跃型包层光纤包括(i)具有第一折射率的中央芯、(ii)围绕所述中央芯的具有第二折射率的第一包层、(iii)围绕所述第一包层的具有第三折射率的环形芯以及(iv)围绕所述环形芯的具有第四折射率的第二包层，其中(i)所述第一折射率大于所述第四折射率，(ii)所述第三折射率大于所述第四折射率，以及(iii)所述第二折射率小于所述第一折射率并大于所述第四折射率。35.如权利要求24所述的方法，还包括通过将所述激光束引导到在所述选定光纤的输入端上的一个或多个第二输入耦合位置上来改变所述激光束的所...
【专利技术属性】
技术研发人员：周望龙，B·陈，F·维拉里尔绍塞多，P·塔耶巴提，
申请(专利权)人：特拉迪欧德公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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