用于高功率光纤激光器的功率合束器制造技术

本实用新型专利技术涉及用于高功率光纤激光器的功率合束器，包括凹面反射镜、平面反射镜和输出准直镜，其特征在于：凹面反射镜、平面反射镜和输出准直镜通过机械基座将三个元件安装为一个整体，且凹面反射镜将多束光纤激光束会聚，再通过一平面反射镜对会聚光束进行反射，最后在光束会聚点放置一输出准直透镜对会聚光束进行准直并输出。本实用新型专利技术的用于高功率光纤激光器的功率合束器，可有效实现多束光纤激光器的合束输出，简单插拔即可实现不同数量光纤激光器的合束，具有结构紧凑、合束效率高、稳定可靠等特点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光纤激光器
，用于将多束光纤激光器合成并输出，达到提高光纤激光器输出功率的目的用于高功率光纤激光器的功率合束。技术背景光纤激光器是继传统气体激光器和固体激光器后的第三代新型激光器，具有结构紧凑、寿命长、免维护、光束质量好、节能环保等优点，已成功应用于エ业加工、出版印刷、医疗卫生、军事国防等领域。随着其应用领域的不断拓展，对光纤激光器的输出功率提出了更高的要求，如船舶制造行业中厚金属板的激光切割和焊接，通常要求激光器的功率在IOkW以上。对于光纤激光器来说，由于掺杂光纤内的非线性效应以及热损伤等物理机制的限制，单根光纤输出功率的进ー步提升将非常困难，目前成熟的单光纤激光器产品功率一般在500W以内。为提高光纤激光器的输出功率，这就需要将多个光纤激光器合为一束输出，主要有相干合成和非相干合成两种方法。光纤激光器的相干合成结构较为复杂，且不易调节，不适合应用于高功率光纤激光器产品中。光纤激光器的非相干合成主要有光栅法、布拉格体光栅法等，但对整个系统的精度要求较高且稳定性较差。
技术实现思路
本技术为解决
技术介绍
中存在的技术问题，提出了ー种一体化设计的用于高功率光纤激光器的功率合束器，简单插拔即可实现多束光纤激光束合合成并输出。本技术的技术方案为用于高功率光纤激光器的功率合束器，包括凹面反射镜、平面反射镜和输出准直镜，其特征在于凹面反射镜、平面反射镜和输出准直镜通过机械基座将三个元件安装为ー个整体，且凹面反射镜将多束光纤激光束会聚，再通过一平面反射镜对会聚光束进行反射，最后在光束会聚点放置ー输出准直透镜对会聚光束进行准直并输出。所述的凹面反射镜和平面反射镜，其反射波长根据输入光纤激光器的波长来选定，反射率应在99. 5%以上。如输入光纤激光器为掺镱光纤激光器,则凹面反射镜和平面反射镜对I. 0-1. I μ m激光的反射率均在99. 5%以上。所述的凹面反射镜，在中心开ロ，作为激光输出通道。所述的平面反射镜，位于凹面反射镜焦点内侧，与凹面反射镜的距离小于或等于凹面反射镜焦距的一半，将会聚激光束反射后会聚在凹面反射镜开口外侧或开ロ处。所述的输出准直镜，其透射波长根据输入光纤激光器的波长来选定，透射率应在99. 5%以上。如输入光纤激光器为掺镱光纤激光器,所述的输出准直镜则对I. 0-1. I μ m激光的透射率在99. 5%以上。所述的输出准直镜，位于激光会聚点外侧IOmm处。附图说明图I为本技术的工作原理图。图2为本技术的结构示意图。图3为采用本技术的对12束光进行合成的模拟图。图4为采用本技术的合成光束聚焦后光斑的能量分布图。具体实施方式结合附图对本技术作进ー步描述。如图I、图2所示，本技术包括凹面反射镜2、平面反射镜I和输出准直镜3，凹面反射镜2、平面反射镜I和输出准直镜3通过机械基座将三个元件安装为ー个整体，且凹面反射镜2将多束光纤激光束会聚，再通过一平面反射镜I对会聚光束进行反射，最后在光束会聚点放置一输出准直透镜3对会聚光束进行准直并输出。所述的凹面反射镜和平面反射镜，其反射波长根据输入光纤激光器的波长来选定，反射率应在99. 5%以上。如输入光纤激光器为掺镱光纤激光器，则凹面反射镜和平面反射镜对I. 0-1. I μ m激光的反射率均在99. 5%以上。所述的凹面反射镜，在中心开ロ，作为激光输出通道。所述的平面反射镜，位于凹面反射镜焦点内侧，平面反射镜与凹面反射镜距离为125mm。所述的输出准直镜,其透射波长根据输入光纤激光器的波长来选定，透射率应在99. 5%以上。如输入光纤激光器为掺镱光纤激光器,所述的输出准直镜则对I. 0-1. I μ m激光的透射率在99. 5%以上。另ー实施例将所述的输出准直镜，位于激光会聚点外侧IOmm处。以输入12束1000W光束为例，光束沿半径为12mm的圆周均匀分布，每束光直径3mm，相邻两束光间距为约6. 2mm。凹面反射镜焦距为_250mm，平面反射镜与其距离为125mm，采用9. 44mm焦距的输出准直镜后，可获得如图3所示的半径为O. 6mm的光束输出。随后采用焦距4. 14mm的透镜进行聚焦后，聚焦光斑能量分布如图4所示，中心点功率密度为 5. 4211X10nW/cm2。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于高功率光纤激光器的功率合束器，包括凹面反射镜、平面反射镜和输出准直镜，其特征在于凹面反射镜、平面反射镜和输出准直镜通过机械基座将三个元件安装为一个整体，且凹面反射镜将多束光纤激光束会聚，再通过一平面反射镜对会聚光束进行反射，最后在光束会聚点放置一输出准直透镜对会聚光束进行准直并输出。2.根据权利要求I所述的用于高功率光纤激光器的功率合束器，其特征在于所述的凹面反射镜和平面反射镜，其反射波长根据输入光纤激光器的波长来选定，反射率应在99. 5%以上。3.根据权利要求2所述的用于高功率光纤激光器的功率合束器，其特征在于如输入光纤激光器为掺镱光纤激光器，则凹面反射镜和平面反射镜对1.0-1. Iym激光的反射率均在99. 5%以上。4.根据权利要求I或2所述的用于高功率光纤激光器的功率合束器，其特征在于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫大鹏，李成，李立波，李榕，
申请(专利权)人：武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：