高功率光纤激光装置制造方法及图纸

一种高功率光纤激光装置，包括一个大口径透镜；一装有多块小口径准直透镜的准直透镜固定架；一激光光纤固定架的一平板上与所述的多块小口径准直透镜相对应的位置共设有多个通孔，每一个通孔中固定一根激光光纤的输出端且所有端口都处于同一平面内；一根传能光纤的输入端由一光纤调整架固定；沿所述的大口径透镜的光轴依次是激光光纤固定架、准直透镜固定架、大口径透镜和光纤调整架，每一根激光光纤的输出端口位于对应的小口径准直透镜的焦点上，所述的传能光纤的输入端面位于所述的大口径透镜的后焦点。本实用新型专利技术装置将多个小功率光纤激光组合成一个大功率光纤激光，可以获得千瓦甚至数千瓦的激光输出，而且具有结构紧凑和使用方便灵活的特点。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤激光器，特别是涉及一种把多个小功率光纤激光器的输出组合成一束大功率的单束激光输出的高功率光纤激光装置。
技术介绍
实现大功率光纤激光器输出的现有技术有两种一种是单光纤端面泵浦，如英国南安普顿大学，采用数千瓦的泵浦源，在光纤端面容易产生较高的温度，为了达到大功率输出，只能增加光纤的直径，作为光纤，直径的增加是有限的，同时，增加光纤的直径将降低光纤激光器输出的光束质量。第二种是把多根光纤通过特殊的方法熔接到一根光纤上，由于熔接工艺的限制，目前仅能使用在百瓦量级的器件上，还无法达到千瓦量级的输出。本技术采用多达7根光纤的组合，通过传能光纤达到千瓦甚至数千瓦的激光输出。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种高功率光纤激光装置，把多个百瓦级光纤激光组合成一台能输出数千瓦激光的光纤激光装置。本技术解决上述技术问题的技术方案如下一种高功率光纤激光装置，其特征在于包括一个大口径透镜；一装有N块小口径准直透镜的准直透镜固定架，该N为大于或等于2的正整数；一激光光纤固定架的一平板上与所述的N块小口径准直透镜相对应的位置共设有N个通孔，每一个通孔中固定一根激光光纤的输出端且所有端口都处于同一平面内；一根传能光纤的输入端由一光纤调整架固定；沿所述的大口径透镜的光轴依次是激光光纤固定架、准直透镜固定架、大口径透镜、光纤调整架，每一根激光光纤的输出端口位于对应的小口径准直透镜的焦点上，所述的传能光纤的输入端面位于所述的大口径透镜的后焦点。所述的准直透镜固定架是具有一平板的三维调整架，在该平板上相当于所述的大口径透镜的口径范围内紧密排列N个中心对称的通孔，每一个通孔中固定一块小口径准直透镜。所述的块小口径准直透镜的直径和焦距相等，透镜的焦距由激光光纤的数值孔径决定，透镜的直径由透镜的焦距及准直后的光束直径决定。所述的小口径准直透镜表面镀有激光光纤输出的激光波长的增透膜。所述的光纤固定架是一具有N个中心对称的通孔的平板状的三维调整架，该通孔之间的中心距离由所述的小口径准直透镜之间的中心距离决定，每一个通孔中固定一根激光光纤，所述的N根激光光纤的输出端面位于所述的N块小口径准直透镜的共焦平面相对应的焦点上。所述的传能光纤固定架是一标准的光纤调整架，固定架的线槽的大小与所述的传能光纤的直径相匹配。上述装置所有的元部件安装在一平台上。本技术的高功率光纤激光装置的结构，也可换一句话描述如下本技术的高功率光纤激光装置由可以固定多根激光光纤的激光光纤固定架、与激光光纤数量匹配的小口准直透镜及其小口准直透镜固定架，一个大口径透镜、一根传能光纤及传能光纤固定架组成。激光光纤固定架将多根激光光纤按设定距离组合成一个整体，保证多根光纤端面处于同一平面上，此平面放置在小口径准直透镜的焦平面上，小口径准直透镜的数量与激光光纤的数量匹配，每一个激光光纤对应着一个小口径准直透镜，这些小口径准直透镜把每一个激光光纤的输出的激光准直成平行光束。这些光束平行照射到所述的大口径透镜上，这个大口径透镜把这些平行光聚焦耦合进一单根传能光纤中，组合成一束激光输出。小口径准直透镜用K9光学玻璃制作，焦距由激光光纤的数值孔径决定，透镜直径由焦距准直光束直径决定，表面镀与光纤激光输出波长匹配的增透膜。所述的大口径透镜放置在小型准直透镜组的后面，也用K9光学玻璃制作，直径和焦距由多束平行激光总的光束直径和传能光纤的数值孔径决定。透镜表面镀同样波长的增透膜。所述的传能光纤固定在传能光纤固定架上，该传能光纤固定架为市售的标准的光纤固定架上，固定架的线槽大小与传能光纤的直径匹配。本技术的优点是1.使用方便灵活，可将多个小型光纤激光组合成一个大功率的光纤激光器。2.结构紧凑，占据的面积小。3.构造简单、便于制造。附图说明图1为本技术高功率光纤激光装置结构示意图图2至图7分别为激光光纤数量N＝2，3，4，5，6，7及激光光纤固定架的实施例的关系示意图。图8至图13分别为小口径准直透镜数量N＝2，3，4，5，6，7及准直透镜固定架的实施例的关系示意图。具体实施方式先请参阅图1，图1为本技术高功率光纤激光装置结构示意图，由图可见，本技术高功率光纤激光装置，其构成包括一个大口径透镜5；一装有N块小口径准直透镜3的准直透镜固定架4，该N为大于或等于2的正整数；一激光光纤固定架2的一平板上与所述的N块小口径准直透镜3相对应的位置共设有N个通孔21，每一个通孔21中固定一根激光光纤1的输出端口且所有端口都处于同一平面内；一根传能光纤7的输入端由一光纤调整架6固定；沿所述的大口径透镜5的光轴依次是激光光纤固定架2、准直透镜固定架4、大口径透镜5、光纤调整架的6，每一根激光光纤1的输出端口位于对应的小口径准直透镜3的焦点上，所述的传能光纤7的输入端口位于所述的大口径透镜5的后焦点。所述的准直透镜固定架4是具有一平板的三维调整架，在该平板上在相当于所述的大口径透镜5的口径范围内紧密排列N个中心对称的通孔41，每一个通孔41中固定一块小口径准直透镜3，请参阅图8至图13，图8至图13分别为小口径准直透镜数量N＝2、3、4、5、6、7及准直透镜固定架的实施例的关系示意图。所述的块小口径准直透镜3的直径和焦距相等，透镜的焦距由激光光纤1的数值孔径决定，透镜的直径由透镜的焦距及准直后的光束直径决定。所述的小口径准直透镜3表面镀与激光光纤1输出的光波长相符的增透介质膜。所述的光纤固定架2是一具有N个中心对称的通孔21的平板状的三维调整架，该通孔21之间的中心距离由所述的小口径准直透镜3之间的中心距离决定，每一个通孔21中固定一根激光光纤1，所述的N根激光光纤1的输出端面位于所述的N块小口径准直透镜3的共焦平面相对应的焦点上，请参阅图2至图7，图2至图7分别为激光光纤及激光光纤固定架的实施例的关系示意图。图中给出了激光光纤1的数量N分别为2、3、4、5、6、7的情况，与图3的小口径准直透镜3相对应。所述的传能光纤固定架6是一标准的光纤调整架，固定架的线槽的大小与所述的传能光纤7的直径相匹配。所述的激光光纤固定架2为一片金属圆片，上面钻有直径与激光光纤1直径匹配的通孔，激光光纤1的一端穿过通孔，其端面与金属片的另一表面齐平，在激光光纤1的根部与金属片相接处用环氧树脂固定。小口径准直透镜3用k9光学玻璃制作，表面镀相关波长的增透膜31，小口径准直透镜3放置在与其直径相配的位于小口径准直透镜固定架4上面的圆形通孔41中，四周用环氧树脂固定。小口径准直透镜3的数量要与激光光纤1的数量相等，激光光纤固定架2上的激光光纤端面放置在小口径准直透镜3的焦点上，调整准直透镜固定架4的位置，使小口径准直透镜3的数量与激光光纤2的数量一一对应，保证每一个激光光纤1的端面分别处于相对应的小口径准直透镜3的焦点上。本技术的实际使用情况是激光光纤1所发出的激光经过小口径准直透镜3准直后，多束平行的激光由大口径透镜5聚焦进入传能光纤7的一个端面，传能光纤7固定在一个标准的光纤固定架6上，调整光纤固定架6，使传能光纤7的端面处于大口径透镜5的后焦点位置上。大口径透镜5用K9玻璃制作，表面镀相关波长的增透膜51。多根光纤激光的输出通过大口径透镜5的汇聚同时进入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率光纤激光装置，其特征在于包括一个大口径透镜（５）；一装有Ｎ块小口径准直透镜（３）的准直透镜固定架（４），该Ｎ为大于或等于２的正整数；一激光光纤固定架（２）的一平板上与所述的Ｎ块小口径准直透镜（３）相对应的位置共设有Ｎ个通孔（２１），每一个通孔（２１）中固定一根激光光纤（１）的输出端且所有端口都处于同一平面内；一根传能光纤（７）的输入端由一光纤调整架（６）固定；沿所述的大口径透镜（５）的光轴依次是激光光纤固定架（２）、准直透镜固定架（４）、大口径透镜（５）、光纤调整架的（６），每一根激光光纤（１）的输出端口位于对应的小口径准直透镜（３）的焦点上，所述的传能光纤（７）的输入端面位于所述的大口径透镜（５）的后焦点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：楼祺洪，王之江，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]