將光束與激光器光學隔離的裝置和方法
【專利摘要】一種將光束與激光器光學隔離的裝置，所述裝置包括用于光束（2）的光學輸入器（1）、輸入透鏡（25）、光學隔離器（3）、輸出連接器（4）、以及第一透鏡結構（6）。光學隔離器（3）被選定成隔離具有大于大約1W的平均功率的光束（2），所述光束（2）的特征在于由M2值定義的預先設定光束質量（7）。輸入透鏡（25）被定位在隔離器（3）之前，基于預先設定光束質量（7）被選定，并且聚焦穿過隔離器（3）的光束（2），以使得光束（2）的光束直徑（19）在光學隔離器（3）內改變多于百分之五。輸出連接器（4）被定位在光學隔離器（3）的輸出部（8）處。輸出連接器（4）包括形成參考平面（5）的表面。第一透鏡結構（6）被定位成接收來自隔離器（3）的光束（2）。第一透鏡結構（6）基于光束（2）的預先設定光束質量（7）被選定，以提供具有預先設定散射度（12）的輸出光束（11），從而允許多個準直儀（9）被各自地連接至輸出連接器（4），以提供具有準直光束直徑（17）的準直光束（16），所述準直光束直徑獨立于光束（2）的光束質量（7）。還提供了一種將光束與激光器光學隔離的方法。
【專利說明】將光束與激光器光學隔離的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及將光束與激光器光學隔離的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]對于激光器而言,許多應用都要求激光器的輸出光束被光學隔離，以防止背向反射損壞激光器或引起非期望的光學互動。實施例包括對材料焊接、切割、鉆削、包覆、銅焊、標記、雕刻和切片，尤其是高反射材料，諸如銅、黃銅、金、銀和鉆石。一般使用光學隔離器執(zhí)行光學隔離，激光器的輸出光束通過所述光學隔離器被耦合。背向反射光繼而通過光學隔離器被防止回到激光器。
[0003]對于低功率的激光器系統(tǒng)，通常令人滿意的是通過光學隔離器準直激光光束。光束繼而被擴束望遠鏡擴展，并且被稱合到機械掃描式光學器件中，所述機械掃描式光學器件將光束引導至待處理材料。
[0004]機械掃描光學器件米用標準形式，每個機械掃描光學器件被優(yōu)化，以接收特定光束直徑的準直光束。5_、7.5_和IOmm的光束直徑(Ι/e2)是非常通用選擇。因此，激光器制造商需要提供這樣一種擴束望遠鏡，其輸出具有這些光束直徑的準直光束。
[0005]隨著激光器系統(tǒng)的平均功率增加到大約IW以上，光學隔離器的尺寸也會大體增力口，原因在于需要避免在隔離器內的晶體的光學表面處的激光致?lián)p傷。如果尺寸、各個隔離器的成本、和隔離性能都不重要，則光束仍然能夠通過光學隔離器被準直和通過擴束望遠鏡擴展。
[0006]然而，如果成本成為問題(例如以高產量制造的消費性電子產品和標記應用中的激光器)，則隔離器晶體尺寸必須保持為最小值。這引起對穿過光學隔離器的光束聚焦要求，以優(yōu)化隔離性能。從光學隔離器出現(xiàn)的光束因此未被準直。傳統(tǒng)方法是提供準直透鏡，以將來自光學隔離器的光準直成標準的光束直徑，所述標準的光束直徑兼容于標準的擴束望遠鏡。這種方法的益處在于由于使用標準的光學器件而其減小設計力度。
[0007]當相同的光學隔離器與高功率激光器系列一起使用，在所述系列內的每個激光器類型具有不同光束質量的情況下，這種情況變得更加復雜。這是因為穿過光學隔離器的光束輪廓的優(yōu)化通常對于每個激光器都不同，此外不同的準直透鏡必須被選定成準直待兼容于標準的擴束望遠鏡的輸出光。
[0008]光束質量通常由M2或光束質量因子定義。光束的M2定義光束從給定孔徑散射相較于具有IM2的高斯光束從相同孔徑散射的速度:2M2意味著光束以兩倍的速度散射，并且3M2意味著光束以三倍的速度散射。光束質量因子(BPP)通過等式與M2相關:
[0009]BPP=M2.λ / Ji (mm.mrad) (I)
[0010]其中波長λ以微米μ m給出。因此以1.06 μ m發(fā)射并且M2=L O的摻鐿光纖激光器的BPP=0.338mm.mrad。如果激光器的M2=2，則BPP=0.672mm.mrad,并且如果激光器的M2=3，則 BPP=L Olmm.mrad。
[0011]如果激光器的產品系列被設計成包括M2=1、M2=2、并且M2=3的三個激光器，則光束質量的不同(并且因此光束散射度的不同)將引起在到相應的光學隔離器的輸入處所需的三種不同的光束優(yōu)化。對于每個激光器的三個不同的準直儀設計被要求將輸出光束匹配至擴束望遠鏡。
[0012] 然而，當商用需求要求以盡可能最低的成本制造產品時，這種傳統(tǒng)方法并非令人滿意的選擇。這是因為在隔離器的輸出部處的準直儀簡單地用做擴束望遠鏡中的第一透鏡。因此，系統(tǒng)內有多余的光學元件。雖然在設計特定光學器件的附加花費多于使用標準的擴束望遠鏡的成本的情況下，以低數(shù)量生產系統(tǒng)是被接受的，但對于產品成本和空間都被重視的高產量產品，這不是被接受的商用解決方案。
[0013]因此，需要免除在隔離器的輸出部處的附加準直儀的光學隔離器設計。不利地，對于由不同光束質量定義的激光器的產品系列，這種附加準直儀的免除引起主要的設計問題。在上述實施例中，每個三個激光器需要三個不同的擴束望遠鏡。在沒有提供例如附加透鏡或調整性的形式的附加功能性的情況下，這三個不同的擴束望遠鏡并非在激光器之間可互換。因此必須提供九個不同的擴束望遠鏡，以將三個光束匹配到三個機械掃描器單元。上述復雜性隨著不同激光光束質量的數(shù)量和配備的機械掃描器單元的數(shù)量快速地增加。為此原因，現(xiàn)有技術中的用于高產量要求的激光器系統(tǒng)設有光束適配配件的范圍，所述光束適配配件需要被設計和制造成在客戶應用中使用。此外，客戶可能需要在他們的具有應用方面協(xié)助選擇所述光束適配配件。
[0014]有利的是如果有光學隔離器和激光器系統(tǒng)能夠實現(xiàn)不同激光器類型之間的激光器附件的更大的通用性。這種先進之處將使得激光器制造商需要設計、制造和控制更少的配件。
[0015]脈沖激光器系統(tǒng)，尤其是主振功率放大器(MOPA)配置中的光纖激光器、或具有低品質因子(Q)的脈沖模式光纖激光器腔體，要求活性介質中的高程度的能量存儲和居量反轉，以實現(xiàn)對應用情況有用的具有足夠能量和強度的輸出脈沖，所述應用情況諸如材料處理。由于活性介質中的增益增加，脈沖激光器系統(tǒng)會變得非常敏感于背向反射(例如來自待處理的反射材料)，這會引起發(fā)射脈沖的擾動或在一些情況下對激光器系統(tǒng)造成損壞。
[0016]一般材料處理系統(tǒng)使用電流計掃描器和聚焦透鏡，以操縱激光光束在工件上的位置。對這種電流計掃描器的輸入需要范圍在5-10mm內的一般光束尺寸,從而以對光學處理材料足夠的強度(例如，10-100 μ m)產生在工件處的激光光束點尺寸。在尺寸和成本方面通常不切實際的是，利用這樣一種隔離器，其具有直接穿過所需5-10_的準直激光光束直徑所需的清晰光學孔徑。因此，通常是隔離更小直徑的準直激光光束，并且繼而使用擴束望遠鏡結構在掃描器系統(tǒng)之前擴展激光光束的光束直徑。
[0017]擴展激光光束以使得它們兼容于大多通用掃描器應用情況的傳統(tǒng)方法是使用雙透鏡伽利略類型的擴束望遠鏡，這里準直輸入光束根據(jù)以下等式被規(guī)定和擴展:
[0018]放大率=f2/fi(2)并且
[0019]最佳透鏡間距=f\+f2 (3)
[0020]這里并且f2是兩個透鏡的焦距。一般輸出光束被良好準直的I μ m紅外激光器系統(tǒng)將具有大于大約1_的光束直徑，以使得根據(jù)自由空間光束傳播物理定律的自由空間衍射可以被忽略。這種光束繼而能夠被伽利略類型的擴束望遠鏡操縱，以在材料處理系統(tǒng)的光學輸入器處實現(xiàn)5-10_的一般光束直徑要求。[0021]然而，即使這種方法也要求光學隔離器能夠接受直徑1_的準直激光光束。這種隔離器要求相對大型昂貴的隔離器晶體、磁體和整體包裝尺寸。這是Iym激光器尤其如此，在所述Iym激光器中，鋱鎵石榴石(TGG)是實際上的法拉第旋轉器。TGG提供對激光器波長的低吸收率和高損壞閾值，但它是昂貴的晶體。TGG還具有低費爾德常數(shù)，并且因此需要高磁場以實現(xiàn)所需法拉第旋轉。
[0022]對于構件成本和尺寸是關鍵的高產量應用，需要更優(yōu)化隔離器設計，這不僅是為了光學性能，也是為了通過減小TGG晶體尺寸和磁體體積而降低成本。為了實現(xiàn)這個目的，必須使用具有明顯小于Imm直徑的孔徑尺寸的光學隔離器。這種減小的光學孔徑尺寸使得激光光束直徑被減小到明顯小于1_、并且在某些情況下被聚焦到隔離器內的光束腰成為必須。結果是不再可以準直穿過隔離器的激光光束，并且激光光束將在隔離器后以根據(jù)使用中的特定光束的光束質量(M2)的量被散射。
[0023]對于光束直徑小(小于大約Imm)且不再被準直的隔離器設計，輸入散射度對擴束望遠鏡而言會是大量的，并且由于這種變化，實現(xiàn)最佳準直效果所需的透鏡間距改變。擴展器放大率現(xiàn)在由以下等式給出
[0024]放大率=JVf^dZ/Cf^f2) (4)
[0025]這里dZ是透鏡間距實現(xiàn)最佳準直效果所需的變量。因此擴束望遠鏡表現(xiàn)得更加不像等式(2 )和(3 )和傳統(tǒng)目錄描述描述的伽利略擴束望遠鏡。除此之外，對擴束望遠鏡輸入的更小光束會要求更高的放大率，以實現(xiàn)給定輸出光束直徑。這會引起尺寸增加或光學復雜性。
[0026]對于給定的隔離器設計、激光器波長、以及輸入光束直徑，在隔離器之后和對擴束望遠鏡輸入的激光光束的散射度將通過M2的激光光束的光束質量增加。這個因素在使用傳統(tǒng)準直(>1_光束)的非優(yōu)化型隔離器系統(tǒng)時變得沒那么明顯，在所述隔離器系統(tǒng)中，光束的自由空間衍射被最小化。
[0027]對于脈沖光纖激光器，激光光束質量(M) —般被將激光從光纖激光器傳播到光學隔離器的光纖影響。此外，光學隔離器之前的最后光纖經常定義所實現(xiàn)的光束質量(M2)。附加地，出于尺寸、成本和穩(wěn)定性的原因，最后光纖(或對隔離器輸入的光纖)一般被永久地附接到隔離器裝置，以隨后被熔接到光纖激光器。
[0028]這些因素意味著成本和尺寸最優(yōu)化的隔離器設計由于對于小的、非準直的、或甚至被聚焦的激光光束的要求而形成顯著的設計復雜性、復雜性、以及調配光學器件的隨后光束的所需改變。
[0029]在隔離器之后對散射光束進行光束調配的方法是在隔離器出口處準直光束，以使得傳統(tǒng)擴束望遠鏡可以被使用。這會引起在標準望遠鏡之前設置對每個M2不同的附加光學元件。這增加花費、 復雜性和光學損失。附加地，由于波長為大約Iym的良好準直光束必須具有大于大約Imm的光束直徑，附加光學元件必須被定位成滿足這種條件，即從光束腰到光束的全角度遠場散射度(在弧度方面)的距離(單位mm)大于大約1mm。對于具有高光束質量(M2〈l.3)的激光器，這會導致使用非期望的長型裝置(一般大于130_，這在隔離器的長度之外。
[0030]可替換的方法是設計定做的光學器件，以為每個M2類型和每個掃描器應用擴展和準直光束。[0031]這些方法在以下特征方面是次優(yōu)的，諸如:光束路徑中的光學元件的數(shù)量；成本；尺寸；光學損失；考慮到不同光束質量的激光器而增加的不同光束調配單元；安裝和運作系統(tǒng)集成器的簡單性；光學器件在激光器系統(tǒng)中的互換性。

【發(fā)明內容】

[0032]本發(fā)明的目的在于提供用于光學隔離的裝置和方法，其減少上述問題。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的非定義性實施方式，提供了一種將光束與激光器光學隔離的裝置，所述裝置包括用于光束的光學輸入器、輸入透鏡、光學隔離器、輸出連接器、以及第一透鏡結構，其中:光學隔離器被選定成隔離具有大于大約IW的平均功率的光束，所述光束的特征在于由M2值定義的預先設定光束質量；輸入透鏡被定位在隔離器之前，基于預先設定光束質量被選定，并且聚焦穿過隔離器的光束，以使得光束的光束直徑在光學隔離器內改變多于百分之五；輸出連接器被定位在光學隔離器的輸出部處；輸出連接器包括形成參考平面的表面；第一透鏡結構被定位成接收來自隔離器光束；所述裝置的特征在于:輸出連接器形成有連接器接口，所述連接器接口能夠連接至多個準直儀中的任一個，其中每個準直儀能夠以參考平面為基準，并且每個準直儀是不同的設計，儀輸出具有不同的準直光束直徑的準直光束；第一透鏡結構基于光束的預先設定光束質量被選定，以提供具有預先設定散射度的輸出光束；第一透鏡結構被定位成形成在與參考平面成預先設定距離處的光束腰；連接器接口、預先設定散射度、和預先設定距離定義出通用準直儀接口，從而允許多個準直儀被各自地連接至輸出連接器，以提供具有準直光束直徑的準直光束，所述準直光束直徑獨立于光束的光束質量。
[0034]本發(fā)明的裝置使得一般激光器系列所需的準直配件能夠徹底簡化。例如，一般已知的商用激光器系列可以是分別由不同光束質量定義的三個光纖激光器。對于給定的光學隔離器設計，輸入光束到隔離器根據(jù)每個光纖激光器的光束質量被定制，以使得光束路徑穿過隔離器被優(yōu)化。光束繼而需要被擴束望遠鏡擴展，以兼容于工業(yè)標準的光掃描光學器件。一般光束直徑是5mm、7.5mm和10mm。所以，需要不同的擴束望遠鏡設計，每種擴束望遠鏡設計都取決于光纖激光器的光束質量和最終準直光束的所需光束直徑。在給定實施例中，可以要求達到九個的不同的擴束望遠鏡設計?？商鎿Q地，考慮到不同的光束質量，可以在擴束望遠鏡中添加調整方式。本發(fā)明的裝置僅需要達到三個的第一透鏡結設計構，以提供來自光束腰的具有預先設定散射度的光束，從而免除這些復雜性，并且三個準直儀的設計包括第二透鏡結構，以提供5mm、7.5mm和IOmm的準直光束。此外，IOmm的準直儀能夠從具有一個光束質量的光纖激光器被互換，并且在具有不同光束質量的光纖激光器上被使用，以提供具有相同的IOmm準直光束直徑的輸出光束。
[0035]本發(fā)明的成本效益是可觀的。它們包括:(i)能夠使用更小的隔離器，其由于使用相較于更大隔離器的更小的內晶體而成本更低；(ii)由于提供具有預先設定散射度的輸出光束而需要更少的配件(諸如準直儀并且擴束望遠鏡)；并且(iii)能夠將準直儀集成于激光器處理裝置，并且具有可拆卸和可互換型激光器。
[0036]本發(fā)明的裝置由此可以是這種裝置:
[0037]-光學隔離器設計被成本/尺寸最優(yōu)化，以使得穿過隔離器的光束是小的、非準直的、或甚至被聚焦的，以最小化晶體尺寸和磁體尺寸。[0038]-負元件在光學隔離器殼體的輸出部處被引入，以使得裝置的輸出高度散射
[0039]-負元件的配置根據(jù)輸入光束的光束質量M2被選定，以使得輸出散射度基本相對于M2被常規(guī)化
[0040]-這種散射源("虛擬光束腰")被定位在空間中的明確定義的位置。
[0041]-光束通過準直透鏡組被準直成所需尺寸，所述準直透鏡組被保持在機械承載件中，所述機械承載件被設計成以這樣一種方式精確地接口至光學隔離器系統(tǒng)，即相對于虛擬光束腰和光學隔離器的光軸準確地定位準直透鏡組。
[0042]這能夠實現(xiàn):
[0043]-對于每個掃描器應用(光束直徑)，僅需要兼容于所有M2類型的光束質量的一個準直透鏡類型，因為光學隔離器的輸出具有明確定義的輸出散射度，并且光束腰具有明確定義的位置
[0044]-〃即插即用〃的準直公差和相對于參考平面的光束定位。
[0045]-不同光束質量(M2)的激光器與相同的準直儀/掃描器系統(tǒng)的互換性。
[0046]-由于負光學透鏡的高散射度而產生的緊湊的光束擴展。
[0047]-由光束擴展導致的最小光損失。
[0048]-快速和相對廉價的新準直儀原型要求。
[0049]-將具有不同光束質量的激光器源快速地和徑直地引入激光器和準直儀的現(xiàn)存產品范圍。
[0050]第一透鏡結構可以是負透鏡。這是尤其有利于激光器輸出的峰值功率大于IkW的激光器，原因在于其避免了與可能伴隨真正聚焦發(fā)生的空氣電離相關的問題。
[0051]光束腰可以是虛擬光束腰。
[0052]第一透鏡結構可以與光束同心。
[0053]第一透鏡結構可以由焦距定義，并且光束腰可以與第一透鏡結構分開大約等于焦距的距離。
[0054]所述裝置可以包括準直儀。
[0055]準直儀可以包括第二透鏡結構，以將具有預先設定散射度的光束轉化成具有預先設定光束直徑的準直光束，所述裝置使得在準直儀被附接至輸出連接器并且以參考平面為機械基準時，預先設定光束直徑獨立于光束的光束質量。
[0056]第二透鏡結構可以是單一正透鏡或多元件透鏡結構。第二透鏡結構可以是雙膠合透鏡或三膠合透鏡。第二透鏡結構優(yōu)選是空氣間隔雙合透鏡或空氣間隔三合透鏡。
[0057]所述裝置可以包括激光器。激光器可以經由光學光纖纜線被連接至光學輸入器。激光器的特征在于大于IkW的峰值功率強度。
[0058]激光器可以從包括光纖激光器、盤形激光器、以及棒形激光器的一組激光器中選出。
[0059]預先設定散射度可以在50mrad和200mrad之間。預先設定散射度可以在大約90mrad 和 125mrad 之間。
[0060]第一透鏡結構可以與光學隔離器分開至少20mm的距離。
[0061]本發(fā)明還提供一種將光束與激光器光學隔離的方法，所述方法包括:提供用于光束的光學輸入器；選定光學隔離器，以隔離具有大于大約IW的平均功率的光束,所述光束的特征在于由M2值定義的預先設定光束質量；基于預先設定光束質量選定輸入透鏡；將光束聚焦到光學隔離器內的光束直徑為小于大約0.5mm ;在光學隔離器的輸出部處提供輸出連接器，所述輸出連接器包括形成參考平面的表面；并且將第一透鏡結構定位成接收來自隔離器的光束；所述方法的特征在于:輸出連接器形成有連接器接口，所述連接器接口能夠連接至多個準直儀中的任一個，其中每個準直儀能夠以參考平面為基準，并且每個準直儀是不同的設計，以輸出具有不同的準直光束直徑的準直光束；第一透鏡結構基于光束的預先設定光束質量被選定，以提供具有預先設定散射度的輸出光束；第一透鏡結構被定位成形成在與參考平面成預先設定距離處的光束腰；連接器接口、預先設定散射度、以及預先設定距離定義出通用準直儀接口，從而允許多個準直儀被各自地連接至輸出連接器，以提供具有準直光束直徑的準直光束，所述準直光束直徑獨立于光束的光束質量。
[0062]所述方法可以使得第一透鏡結構是負透鏡。
[0063]所述方法可以包括以下步驟:提供激光器，并且通過光纖纜線將激光器連接到光學輸入器。
[0064]所述方法可以包括提供準直儀的步驟。
[0065]本發(fā)明的裝置可以包括:多個光學隔離器，每個光學隔離器配置成將具有不同光束質量的光束與其他光束隔離；多個輸出連接器，每個輸出連接器都連接至不同的一個光學隔離器；多個參考平面，每個參考平面都與不同的一個光學隔離器相關；以及多個第一透鏡結構，每個第一透鏡結構定位成靠近于不同的一個光學連接器的遠端；其中:第一透鏡結構分別被選定成提供具有相同預先設定散射度的輸出光束；第一透鏡結構分別被定位成提供在與其相應的參考平面成預先設定距離處的光束腰；由此準直儀能夠被連接至輸出連接器中的任一個，以提供相同的預先設定光束直徑。
[0066]第一透鏡結構可以分別被定位成提供在與其相應的參考平面成相同的預先設定距離處的光束腰。
[0067]本發(fā)明的裝置可以包括具有不同的第二透鏡結構的準直儀，所述第二透鏡結構被連接至輸出連接器中的任一個，以提供不同的預先設定光束直徑。
[0068]本發(fā)明的裝置可以包括多個激光器，每個激光器被連接至不同的一個隔離器的光學輸入器。激光器可以分別由不同的光束質量定義。
[0069]在一方面，本發(fā)明的裝置可以是多個激光器，所述多個激光器包括具有不同光束質量的激光器，所述激光器配置成發(fā)射具有預先設定光束散射度的激光輻射，以使得可互換型準直儀能夠被安裝到激光器以提供預先設定光束直徑。多個激光器可以使得每個激光器被配置成發(fā)射由不同光束質量定義的激光輻射，其中每個激光器包括光學隔離器、輸出連接器、參考平面、以及第一透鏡結構，其中對于每個激光器:激光器從包括光纖激光器、盤形激光器以及棒形激光器中的一組激光器中被選定；光學隔離器被配置成隔離激光輻射；輸出連接器被定位在光學隔離器的輸出部處；第一透鏡結構被定位成靠近于輸出連接器的遠端；輸出連接器配置成連接至準直儀；準直儀使得其能夠以參考平面為機械基準。每個激光器的特征在于:第一透鏡結構被選定成提供具有預先設定散射度的輸出光束；第一透鏡結構被定位成提供在與參考平面成預先設定距離處的光束腰；其中預先設定散射度對于每個激光器是相同的。
[0070]第一透鏡結構可以包括負透鏡。[0071 ] 光束腰可以是虛擬光束腰。
[0072]準直儀可以包括第二透鏡結構，以將具有預先設定散射度的光束轉化成具有預先設定光束直徑的準直光束，并且當光束被相同的準直儀準直時，預先設定光束直徑對于每個激光器可以是相同的。
[0073]多個激光器可以包括多個準直儀，其中每個準直儀的特征在于在連接至激光器之一的輸出連接器時第二透鏡結構和光束腰之間的不同距離，并且其中每個準直儀發(fā)射具有不同預先設定光束直徑的準直光束。
[0074]預先設定散射度可以在50mrad和200mrad之間。預先設定散射度可以在大約90mrad 和 125mrad 之間。
[0075]第一透鏡結構可以與隔離器分開至少20mm的距離。
[0076]在一方面，本發(fā)明還提供這樣一種方法，所述方法使用即插即用構件，以使得具有多個區(qū)別光束質量(M2)的輸入光束能夠被用于給準直儀提供具有相同的預先設定散射度和與參考平面成相同的預先設定距離的光束，以使得相同的準直儀能夠通過使用激光器提供具有基本相同的準直光束直徑的準直光束，所述激光器輸入具有多個不同的光束質量的光束。本發(fā)明的這種方法可以被用于包括光學隔離器、輸出連接器、參考平面以及第一透鏡結構的激光器。輸出連接器構件的一端被定位在光學隔離器的輸出部處，并且可以被可釋放地緊固至此，以作為光學隔離器的單獨構件或被形成為一體部件。第一透鏡結構在輸出連接器的相反端處被定位在輸出連接器內。輸出連接器包括用于連接至準直儀的機械接口，以使得準直儀能夠以參考平面為基準。任何具體輸出連接器構件內的透鏡結構選自多個不同的光學透鏡結構，以使得存在具有不同透鏡結構的輸出連接器構件，但每個都具有相同的機械接口。因為不同的輸出連接器具有通用的機械接口，所以它們可以分別被連接至具有兼容接口的準直儀。因此，可以按需要選擇和使用具體的透鏡結構。
[0077]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述使用即插即用構件，以使得具有多個不同光束質量(M2)的輸入光束能夠被用于給準直儀提供具有相同的預先設定散射度和與參考平面成相同的預先設定距離的光束的方法包括一下步驟:確定輸入光束的光束質量M2 ;確定光束直徑的位置和光束腰；基于光束的M2、光束腰直徑、和光束腰位置從多個不同的光學透鏡結構之間選定透鏡結構，以使得輸出光束具有預先設定的散射度，并且輸出光束呈現(xiàn)為從與參考平面成預先設定距離的孔徑處出現(xiàn)；在光學隔離器的輸出部處提供輸出連接器中的選定的透鏡結構。
[0078]本發(fā)明的裝置可以被用于使得即插即用兼容性能夠在不同的裝置中實現(xiàn)，所述裝置的特征在于提供這樣一種光束，所述光束具有不同M2但具有帶相同機械接口的輸出連接器，并且被選定和定位成提供相同的預先設定散射度，并且相同的預先設定距離的透鏡能夠被連接至相同的準直儀，以提供具有基本相同的準直光束直徑的準直光束。光束腰和透鏡優(yōu)選相對于機械接口對齊，以實現(xiàn)即插即用的兼容性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0079]現(xiàn)在將僅以示例方式并且參考附圖描述本發(fā)明的實施方式，其中:
[0080]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的將光束與激光器光學隔離的裝置；
[0081]圖2示出負透鏡；[0082]圖3示出正透鏡；
[0083]圖4示出包括具有不同光束質量的兩個激光器的裝置，每個激光器被連接至隔離器，所述隔離器發(fā)射具有相同的預先設定光束散射度的光束，并且每個激光器還被連接至相同的準直儀設計，所述準直儀發(fā)射具有相同直徑的準直光束；
[0084]圖5示出包括分別具有不同光束質量的四個激光器的裝置，每個激光器被連接至隔離器，所述隔離器發(fā)射具有相同的預先設定光束散射度的光束，并且每個激光器還被連接至不同的準直儀設計，所述準直儀發(fā)射具有不同直徑的準直光束；以及
[0085]圖6示出激光器處理裝置，其包括準直儀和可互換型激光器。
【具體實施方式】
[0086]圖1示出將光束與激光器光學隔離的裝置，所述裝置包括用于光束2的光學輸入器1、輸入透鏡25、光學隔離器3、輸出連接器4、以及第一透鏡結構6。光學隔離器3被選定成隔離具有大于大約IW的平均功率的光束2，所述光束2的特征在于由值M2定義的預先設定光束質量7。輸入透鏡25被定位在隔離器3之前、基于預先設定光束質量7被選定、并且聚焦經過隔離器3的光束2，以使得光束2的光束直徑19在光學隔離器3內有多于百分之五的變化。輸出連接器4位于光學隔離器3的輸出部8處。輸出連接器4包括形成參考平面5的表面。第一透鏡結構6被定位成接收來自隔離器3的光束2。
[0087]所述裝置的特征在于，輸出連接器4形成有連接器接口 37，所述連接器接口能夠連接至多個準直儀9中的任何一個，其中每個準直儀9都能夠以參考平面5為基準，并且每個準直儀9都能夠有不同的設計，以輸出具有不同的準直光束直徑17的準直光束16。第一透鏡結構6基于光束2的預先設定光束質量7被選定，以提供具有預先設定散射度12的輸出光束11。第一透鏡結構6被定位成形成與參考平面5成預先設定距離14的光束腰13。連接器接口 37、預先設定散射度12、以及預先設定距離14包括通用準直儀接口，從而允許多個準直儀9各自地連接至輸出連接器4，以提供具有準直光束直徑17的準直光束16，所述準直光束直徑獨立于光束2的光束質量7。
[0088]能夠為輸出連接器4提供數(shù)種合適的機械連接器接口 37，所述連接器接口給即插即用的連接性提供必須的機械公差。即插即用意味著在作之前無需附加對準的情況下，不同的激光器系統(tǒng)40能夠被連接至不同的準直儀9，并且不同的準直儀9能夠被連接至相同的激光器系統(tǒng)40。優(yōu)選的機械接口 37的實施例是如在瑞典的默恩達爾的名為OptoskandAB的公司提供的光纖纜線中實施的在TRUMPF LLK-B光纖連接器上的機械接口。雖然優(yōu)選的是連接器4的形式為高精度加工插頭，但也可以是其他連接器接口 37。例如，與插頭形式的準直儀9接口的高精度加工插座。可替換地，可以將連接器接口 37的形式設置為加工板或運動學安裝件。
[0089]本發(fā)明的裝置可以可選地在光纖纜線27、輸入透鏡25、第一透鏡結構6、輸出連接器4、以及準直儀9中的至少一個上包括機械對準機構(未示出)，以將光束2對準準直儀9。
[0090]輸出連接器4可以形成光學隔離器3的一體部件?？商鎿Q地或附加地，輸出連接器4能夠從光學隔離器3釋放。
[0091]能夠設置適配器(未示出)，以將輸出連接器4與準直儀9接口。
[0092]輸出連接器4能夠被裝有電觸頭(未示出)。這能夠被用在安全系統(tǒng)(未示出)中，所述安全系統(tǒng)在輸出連接器4沒有接觸準直儀9的情況下提供警告信號。
[0093]第一透鏡結構6可以被定位在輸出連接器4的遠端10。
[0094]準直儀9包括第二透鏡結構15，用以將具有預先設定散射度12的輸出光束11轉化成具有預先設定光束直徑17的準直光束16。當準直儀9被附接至輸出連接器4并且參考平面5為機械基準時，預先設定光束直徑17獨立于光束2的光束質量7。這是因為具有光束質量7的輸出散射度12的變化已經被第一透鏡結構6的選擇補償。
[0095]準直儀9和輸出連接器4之間的公差應該諸如被用于提供光束穩(wěn)定性和最小化由于溫度改變的熱效應?？梢栽跍手眱x9和輸出連接器4上實施錐形和錐度匹配表面(未示出)，以協(xié)助定位精度和耐磨性。
[0096]不同的光束直徑17能夠通過改變參考平面5和第二透鏡結構15之間的距離18實現(xiàn)。這能夠以具有不同焦距的準直儀實現(xiàn)，即例如通過螺紋或機械插入方式增加長度調整、給第二透鏡結構15提供不同位點、改變參考平面5的位置、或以上方式的組合。
[0097]第一透鏡結構6優(yōu)選與光束2同心。
[0098]第一透鏡結構6能夠可選地包括如參考圖2所示的負透鏡21。平行光線24形成在與透鏡21的焦距f23處的虛擬焦點22。
[0099]第一透鏡結構6能夠可選地包括如參考圖3所述的正透鏡31。平行光線24形成在與透鏡31的焦距f33處的真正焦點32。
[0100]再次參考圖1，所示裝置尤其用于具有大于1W、或優(yōu)選大于IOW的平均功率的高功率激光器。這些情況需要能夠高功率運作的專業(yè)光學隔離器3。光學隔離器3可以是由在美國密歇根州的特拉佛斯城的名為Electro-Optics Technologies的公司供應的型號為P1-9.0-YB-300的產品,其可以適用于本發(fā)明。隔離器3可以是楔形隔離器(wedge basedisolator)或移位隔離器。隔離器3可以是偏振無關型隔離器或配置成隔離偏振光束的隔離器。
[0101]參考圖1，第一透鏡結構6被示出為負透鏡，其中光束腰13與第一透鏡結構6分開大約等于參考圖2示出的焦距23的距離29。光束腰13是虛擬光束腰，其尤其有利于與激光器輸出的峰值功率大于IkW的激光器使用，因為它避免了與空氣電離相關的問題，所述空氣電離會伴隨通過正透鏡獲得的真正光束腰出現(xiàn)，所述正透鏡諸如圖3中示出的透鏡31。
[0102]第二透鏡結構15被示出為單一正透鏡?？商鎿Q地，能夠使用透鏡的組合。優(yōu)選第二透鏡結構15是空氣間隔雙合透鏡。
[0103]圖1還示出經由光學輸入器I連接至光學隔離器3的激光器28。激光器28被示出為與光纖纜線27連接，光束2從所述光纖纜線散射。輸入透鏡25被設置成聚焦或準直穿過隔離器3的光束26。輸入透鏡25被保持在殼體35中。
[0104]激光器28能夠從包括光纖激光器、盤形激光器、棒形激光器、或氣體激光器的一組激光器中選出。
[0105]激光器28可以是鐿脈沖光纖激光器，諸如由英國的南安普敦的名為SPI LasersUK Limited的公司制造的SP-20P脈沖光纖激光器。這些激光器具有強度大于IkW的峰值功率，并且特征在于不同的平均功率輸出和不同的光束質量。提供三種基本類型，其具有由M2=U2和3給出的光束質量。這些激光器的輸出光束2的散射度非常不同于彼此，并且這要求輸入透鏡25被優(yōu)化以用于每個激光器28，從而優(yōu)化穿過隔離器3的路徑，并且因此優(yōu)化由隔離器3提供的光學隔離的程度。一旦輸入透鏡25被優(yōu)化，第一透鏡結構6就能夠被選定和定位，以提供預先設定散射度12和光束腰13。
[0106]輸入透鏡25控制在光束傳播穿過光學隔離器3時光束26的直徑19。光學隔離器3內的光束26的小直徑19在成本方面被優(yōu)化，原因在于這降低光學隔離器3中使用的晶體的成本。然而，如果光束直徑19太小，則可能超出晶體中的材料損壞閾限。這種材料損壞通常會發(fā)生在晶體表面。因此，需要在這兩個矛盾要求之間權衡對輸入透鏡25的優(yōu)化。對不同的光束質量7有不同的優(yōu)化要求。不同的優(yōu)化還可以被要求用于不同的光纖纜線27。
[0107]本發(fā)明的成本益處隨著光學隔離器3的尺寸減小而增加。更小的隔離器3要求更小的光束直徑19，這導致在光束2的光束質量7例如通過使用不同的激光器28或不同的光纖纜線27而改變時，輸入透鏡25和第一透鏡結構6的設計的變化增加。光束直徑19優(yōu)選小于Imm,并且更優(yōu)選小于0.5mm。當來自隔離器3的光束26的遠場全角度的光束散射度(未示出)多于2mrad時，本發(fā)明的裝置是尤其有利的。這是因為在這個角度下，隨著光束質量7的變化第一透鏡結構6的變化變得相當可觀。
[0108]本發(fā)明使得光學隔離器3系列能夠被設計，每個光學隔離器配置成隔離具有不同光束質量7的光束2。不同設計的光學隔離器3需要不同的設計和輸入透鏡25的配置方式，以優(yōu)化光學隔離器3的光學隔離。第一透鏡結構6的設計和配置方式被設計和配置成對于每種輸入透鏡25和光學隔離器3設計的組合都提供相同的預先設定散射度12。優(yōu)選光學隔離器3是光纖型的，在其輸入處通過使用光纖纜線27被聯(lián)接，從而給激光器28、尤其是光纖激光器提供方便的聯(lián)接手段。
[0109]本發(fā)明還使得與每個光學隔離器3都兼容的準直儀9系列能夠被制造。由于輸出光束11的預先設定散射度12和光束腰13位置，每個準直儀9與每個隔離器3 —起提供相同的預先設定光束直徑17。當安裝到隔離器3時，每個準直儀9具有在第二透鏡結構15和參考平面5之間的不同距離，并且因此提供與通過其他準直儀9獲得的輸出光束直徑不同的輸出光束直徑17。光學隔離器3分別能夠被安裝到具有不同光束質量7的不同激光器
28。由于激光器28的光束質量能夠由光纖纜線27降低，要求通過第一透鏡結構6補償?shù)墓馐|量7是在光學輸入器I處的輸入光束2的光束質量7。
[0110]圖1的上述構件可以形成激光器系統(tǒng)40，其配置成發(fā)射由相同的預先設定散射度12定義的光束11。準直儀9能夠被附接到激光器系統(tǒng)40，以提供具有預先設定光束直徑17的輸出光束16。有利地，光束直徑17可以被選定成與光學掃描器兼容,尤其是給具有5_、
7.5mm和IOmm輸入光束直徑的輸入光束專用的工業(yè)標準的光學掃描器。
[0111]光學隔離器3可以與或不與準直儀9 一起被制造和銷售。光學隔離器3優(yōu)選與光纖纜線27光纖聯(lián)接。
[0112]包括光學隔離器3的激光器系統(tǒng)40可以與或不與準直儀9 一起被制造和銷售。
[0113]本發(fā)明使得準直儀9能夠在激光器系統(tǒng)40中互換，其中由準直儀9設定的輸出光束直徑與激光器系統(tǒng)40的光束質量7無關。
[0114]圖4示出激光器系統(tǒng)50、90，其分別包括兩個具有不同光束質量7的激光器51、
61。激光器51、61通過光纖纜線27被連接至光學隔離器3。輸入光束53、63通過輸入透鏡52、62調配，所述輸入透鏡被選定成優(yōu)化對穿過隔離器3的光束54、64的隔離。每個隔離器3具有第一透鏡結構55、65，以提供具有相同的預先設定散射度12的光束11。由于激光器51,61的光束質量不同于彼此，第一透鏡結構55、65還可能包括不同的透鏡。準直儀56被附接至每個隔離器3，以提供具有相同的預先設定直徑58的準直光束16。準直儀56包括與參考平面5成距離59處的第二透鏡結構57。
[0115]圖5示出分別包括多個激光器51、61、71、81的激光器系統(tǒng)50、60、70和80。多個激光器51、61、71、81具有不同的光束質量7。每個激光器51、61、71、81被配置成發(fā)射由不同光束質量7定義的相應光束53、63、73、83。輸入透鏡52、62、72、82基于不同的光束質量7被選定成優(yōu)化穿過隔離器3的光路徑。
[0116]每個激光器系統(tǒng)50、60、70、80包括光學隔離器3、輸出連接器4、參考平面5、以及第一透鏡結構55、65、75、85。對于每個激光器系統(tǒng)50、60、70、80而言,光學隔離器3被配置成隔離光束54、64、74、84。輸出連接器4被定位在每個光學隔離器3的輸出部處。第一透鏡結構55、65、75、85被定位成靠近于相應輸出連接器4的遠端10 (參考圖1示出)。輸出連接器4被配置成連接至準直儀56、66、76、86。準直儀56、66、76、86使得它們能夠被機械以參考平面5為基準。
[0117]第一透鏡結構55、65、75、85基于光束53、63、73、83的光束質量7被選定，以提供具有相同的預先設定散射度12的輸出光束11。第一透鏡結構55、65、75、85被定位成在與參考平面5的預先設定距離14處提供光束腰13。預先設定散射度12對于每個激光器系統(tǒng)50、60、70、80是相同的。所以，可互換型準直儀56、66、76、86能夠被安裝到激光器系統(tǒng)50、60、70、80，以提供預先設定光束直徑58、68、78、88?？苫Q型準直儀56在安裝到激光器系統(tǒng)50、60、70和80中的任一個時，將輸出基本相同的預先設定光束直徑58。類似地，可互換型準直儀66、76、86在安裝到激光器系統(tǒng)50、60、70和80中的任一個時，將分別輸出基本相同的預先設定光束直徑68、78、88。
[0118]由于具有不同光束質量7的光束53、63、73、83，需要不同的輸入透鏡結構52、62、72,82以優(yōu)化穿過如上參考圖1描述的隔離器3的光束54、64、74、84。輸入透鏡結構52、
62、72、82能夠包括所示的透鏡或自聚焦透鏡。
[0119]優(yōu)選隔離器3在其輸入處與光纖纜線27光纖聯(lián)接。不同的光纖纜線27可以被選定成接收具有不同光束質量7的光。光纖聯(lián)接型隔離器是尤其有利的，因為包括光纖纜線
27、輸入透鏡52、62、72、82、輸出連接器4、以及第一透鏡結構55、65、75、85的隔離器系統(tǒng)能夠以高精度制造，并且繼而能夠通過例如熔接被聯(lián)接至激光器51、61、71、81。光纖纜線27能夠降低光束質量，并且因此必須注意光纖纜線的選擇，以便在其輸出處提供具有符合要求的光束質量7的光束53、63、73、83。
[0120]第一透鏡結構55、65、75、85優(yōu)選包括負透鏡,并且光束腰13優(yōu)選所不的虛擬光束腰。負透鏡和虛擬光束腰對大于大約IkW的激光器峰值功率是有用的設計特征，因為其避免通過正透鏡獲得的高光強度光束腰。這種高光強度能夠引起光束的不穩(wěn)定性和空氣電離。
[0121]準直儀56、66、76、86包括第二透鏡結構57、67、77、87，以將具有預先設定散射度12的光束11轉化成具有預先設定光束直徑58、68、78、88的準直光束16。每個準直儀56、66、76、86的特征在于，在連接至激光器系統(tǒng)50、60、70、80之一的輸出連接器4時第二透鏡結構57、67、77、87和光束腰13之間的不同的距離59、69、79、89。所以，每個準直儀56、66、76,86發(fā)射具有不同的預先設定光束直徑58、68、78、88的準直光束16。有利地，準直儀56、66、76、86在激光器系統(tǒng)50、60、70、80之間可互換。當光束11被相同的準直儀56、66、76或86準直時，無關于準直儀56、66、76、86被附接至哪個激光器系統(tǒng)50、60、70、80，預先設定光束直徑58、68、78、88對于每個激光器系統(tǒng)50、60、70、80是相同的。
[0122]參考圖1、4和5，第一透鏡結構6、55、65、75、85可以使得預先設定散射度12在之間50mrad和200mrad之間。預先設定散射度12優(yōu)選在大約90mrad和125mrad之間。
[0123]參考圖1、4和5,第一透鏡結構6、55、65、75、85優(yōu)選與隔離器3分開至少20mm的距離36 (參考圖1示出)。這是為了提高對可能發(fā)生在被激光器處理過的材料表面上的背向反射的容忍度。
[0124]參考圖1、4和5,激光器系統(tǒng)10、51、61、71、81能夠包括光纖激光器、盤形激光器或棒形激光器。
[0125]參考圖4和5，激光器系統(tǒng)50、60、70、80、90可以設置有或沒有設置可互換型準直儀56、66、76、86，所述可互換型準直儀可以單獨地從不同的供應商獲取。
[0126]本發(fā)明的裝置可以以多個隔離器3被制造和銷售，所述多個隔離器包括圖4和5示出的具有或沒有激光器51、61、71、81的激光器系統(tǒng)50、60、70、80、90。隔離器3系列或單一隔離器3優(yōu)選與光纖纜線27光纖聯(lián)接。隔離器3能夠被設置有或沒有設置可互換型準直儀56、66、76、86，所述可互換型準直儀可以單獨地從不同的供應商獲取。
[0127]本發(fā)明的裝置對由大約I和25之間的M2定義的光束質量7尤其有用，并且對于由小于10的M2定義的光束質量7更加優(yōu)選。
[0128]有利地，本發(fā)明的裝置可以包括準直儀9、56、66、76或86，所述準直儀被附接到如圖6所示的激光器處理裝置91或形成其一部分。激光器處理裝置91被描繪為掃描器，用以將光束93掃描和聚焦到待激光器處理的材料92上。激光器處理意味著諸如這些處理，即例如標記、雕刻、切割、鉆削、劃線、銅焊、包覆、以及焊接。
[0129]不同的激光器51、61，71能夠經由隔離器3和輸出連接器4被連接至準直儀56，因此使得裝置能夠是具有可互換型激光器51、61、71的激光器處理裝置91。如上所示，現(xiàn)有技術中的系統(tǒng)使用更大光束和昂貴的隔離器、或使用輸出準直光束的準直激光器。準直光束繼而通過使用擴束望遠鏡被擴展，以正確地接口至合適的掃描器。
[0130]為了尺寸和成本效益，并且參考圖1、4、5和6，光學隔離器3優(yōu)選太小而不能與穿過其的準直光束協(xié)作。優(yōu)選地，光學隔離器3是這樣一種光學隔離器，即光束2通過所述光學隔離器3聚焦。光束直徑19 (參考圖1示出)優(yōu)選小于1mm，并且更優(yōu)選小于0.5mm。具有這樣小的光束直徑的光束2將隨著其從光學隔離器3出現(xiàn)而散射；光束2并非在隔離器3中被準直。
[0131]參考圖1至6描述的本發(fā)明的成本效益因此是可觀的。它們包括:(i)能夠使用更小的隔離器3，其由于使用相較于更大隔離器更小的內晶體而成本更低；(ii)由于提供具有預先設定散射度12的輸出光束11而需要更少的配件(諸如準直儀和擴束望遠鏡)；并且(iii)能夠將準直儀56集成于激光器處理裝置91，并且具有可拆卸和可互換型激光器。
[0132]可以理解的是，以上參考附圖描述的本發(fā)明的實施方式僅通過實施例給出，并且可以提供修改方案和附加構件以增強性能。附圖中示出的各個構件并非限于在其附圖中的應用，并且它們也可以被用于其他附圖中和本發(fā)明的所有方面中。本發(fā)明延伸到上述特征 的單獨使用或任何組合。
【權利要求】
1.一種將光束與激光器光學隔離的裝置,所述裝置包括用于光束的光學輸入器、輸入透鏡、光學隔離器、輸出連接器、以及第一透鏡結構，其中: -光學隔離器被選定成隔離具有大于大約IW的平均功率的光束,所述光束的特征在于由值M2定義的預先設定光束質量； -輸入透鏡被定位在隔離器之前，基于預先設定光束質量被選定，并且聚焦穿過隔離器的光束，以使得光束的光束直徑在光學隔離器內改變多于百分之五； -輸出連接器被定位在光學隔離器的輸出部處； -輸出連接器包括形成參考平面的表面； -第一透鏡結構被定位成接收來自隔離器光束； 所述裝置的特征在于: -輸出連接器形成有連接器接口，所述連接器接口能夠連接至多個準直儀中的任一個，其中每個準直儀能夠以參考平面為基準，并且每個準直儀是不同的設計，以輸出不同準直光束直徑的準直光束； -第一透鏡結構基于光束的預先設定光束質量被選定，以提供具有預先設定散射度的輸出光束； -第一透鏡結構被定位成形成在與參考平面成預先設定距離處的光束腰； -連接器接口、預先設定散`射度、和預先設定距離定義出通用準直儀接口，從而允許多個準直儀被各自地連接至輸出連接器，以提供具有準直光束直徑的準直光束，所述準直光束直徑獨立于光束的光束質量。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，第一透鏡結構是負透鏡。
3.根據(jù)根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的裝置，其中，光束腰是虛擬光束腰。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，其中，第一透鏡結構與光束同心。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，其中，第一透鏡結構由焦距定義，并且光束腰與第一透鏡結構分開大約等于焦距的距離。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，還包括準直儀。
7.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其中，準直儀包括第二透鏡結構，以將具有預先設定散射度的光束轉化成具有預先設定光束直徑的準直光束，所述裝置使得在準直儀被附接至輸出連接器并且以參考平面為機械基準時，預先設定光束直徑獨立于光束的光束質量。
8.根據(jù)權利要求7所述的裝置，其中，第二透鏡結構是單一正透鏡。
9.根據(jù)權利要求7或權利要求8所述的裝置，其中，第二透鏡結構是空氣間隔雙合透鏡。
10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，還包括激光器，所述激光器經由光纖纜線被連接至光學輸入器。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其中，激光器的特征在于峰值功率的強度大于lkw。
12.根據(jù)權利要求10或權利要求11所述的裝置，其中，激光器從包括光纖激光器、盤形激光器、和棒形激光器的一組激光器中選定。
13.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，其中，預先設定散射度在50mrad和200mrad 之間。
14.根據(jù)權利要求13所述的裝置,其中，預先設定散射度在大約90mrad和125mrad之間。
15.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置，其中，第一透鏡結構與光學隔離器分開至少20mm的距離。
16.—種將光束與激光器光學隔離的方法,所述方法包括: -為光束提供光學輸入器； -選定光學隔離器，以隔離具有平均功率大于大約IW的光束，所述光束的特征在于由M2值定義的預先設定光束質量； -基于預先設定光束質量選定輸入透鏡； -將光束聚焦到光學隔離器內的光束直徑為小于大約0.5mm ； -在光學隔離器的輸出部處提供輸出連接器，所述輸出連接器包括形成參考平面的表面；并且 -將第一透鏡結構定位成接收來自隔離器的光束； 所述方法的特征在于: -輸出連接器形成有連接器接口，所述連接器接口能夠連接至多個準直儀中的任一個，其中每個準直儀能夠以參考平面為基準，并且每個準直儀是不同的設計，以輸出具有不同的準直光束直徑的準直光束； -第一透鏡結構基于光束`的預先設定光束質量被選定，以提供具有預先設定散射度的輸出光束； -第一透鏡結構被定位成在與參考平面成預先設定距離處形成光束腰； -連接器接口、預先設定散射度、和預先設定距離定義出通用準直儀接口，從而允許多個準直儀被各自地連接至輸出連接器，以提供具有準直光束直徑的準直光束，所述準直光束直徑獨立于光束的光束質量。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中，第一透鏡結構是負透鏡。
18.根據(jù)權利要求16或權利要求17所述的方法，還包括以下步驟:提供激光器，并且通過光纖纜線將激光器連接至光學輸入器。
19.根據(jù)權利要求16至18中的任一項所述的方法，包括提供準直儀的步驟。
【文檔編號】G02B6/32GK103608707SQ201280024191
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年5月21日 優(yōu)先權日:2011年5月19日
【發(fā)明者】M·K·鄧金, S·T·英格拉姆 申請人:Spi激光英國有限公司