專利名稱：高功率光纖激光裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖激光器，特別是涉及一種把多個小功率光纖激光器的輸出組合成一束大功率的單束激光輸出的高功率光纖激光裝置。
背景技術：
實現(xiàn)大功率光纖激光器輸出的現(xiàn)有技術有兩種一種是單光纖端面泵浦，如英國南安普頓大學，采用數(shù)千瓦的泵浦源，在光纖端面容易產生較高的溫度，為了達到大功率輸出，只能增加光纖的直徑，作為光纖，直徑的增加是有限的，同時，增加光纖的直徑將降低光纖激光器輸出的光束質量。第二種是把多根光纖通過特殊的方法熔接到一根光纖上，由于熔接工藝的限制，目前僅能使用在百瓦量級的器件上，還無法達到千瓦量級的輸出。本發(fā)明采用多達7根光纖的組合，通過傳能光纖達到千瓦甚至數(shù)千瓦的激光輸出。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種高功率光纖激光裝置，把多個百瓦級光纖激光組合成一臺能輸出數(shù)千瓦激光的光纖激光裝置。
本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下一種高功率光纖激光裝置，其特征在于包括一個大口徑透鏡；一裝有N塊小口徑準直透鏡的準直透鏡固定架，該N為大于或等于2的正整數(shù)；一激光光纖固定架的一平板上與所述的N塊小口徑準直透鏡相對應的位置共設有N個通孔，每一個通孔中固定一根激光光纖的輸出端且所有端口都處于同一平面內；一根傳能光纖的輸入端由一光纖調整架固定；沿所述的大口徑透鏡的光軸依次是激光光纖固定架、準直透鏡固定架、大口徑透鏡、光纖調整架，每一根激光光纖的輸出端口位于對應的小口徑準直透鏡的焦點上，所述的傳能光纖的輸入端面位于所述的大口徑透鏡的后焦點。
所述的準直透鏡固定架是具有一平板的三維調整架，在該平板上相當于所述的大口徑透鏡的口徑范圍內緊密排列N個中心對稱的通孔，每一個通孔中固定一塊小口徑準直透鏡。
所述的塊小口徑準直透鏡的直徑和焦距相等，透鏡的焦距由激光光纖的數(shù)值孔徑?jīng)Q定，透鏡的直徑由透鏡的焦距及準直后的光束直徑?jīng)Q定。
所述的小口徑準直透鏡表面鍍有激光光纖輸出的激光波長的增透膜。
所述的光纖固定架是一具有N個中心對稱的通孔的平板狀的三維調整架，該通孔之間的中心距離由所述的小口徑準直透鏡之間的中心距離決定，每一個通孔中固定一根激光光纖，所述的N根激光光纖的輸出端面位于所述的N塊小口徑準直透鏡的共焦平面相對應的焦點上。
所述的傳能光纖固定架是一標準的光纖調整架，固定架的線槽的大小與所述的傳能光纖的直徑相匹配。
上述裝置所有的元部件安裝在一平臺上。
本發(fā)明的高功率光纖激光裝置的結構，也可換一句話描述如下本發(fā)明的高功率光纖激光裝置由可以固定多根激光光纖的激光光纖固定架、與激光光纖數(shù)量匹配的小口準直透鏡及其小口準直透鏡固定架，一個大口徑透鏡、一根傳能光纖及傳能光纖固定架組成。激光光纖固定架將多根激光光纖按設定距離組合成一個整體，保證多根光纖端面處于同一平面上，此平面放置在小口徑準直透鏡的焦平面上，小口徑準直透鏡的數(shù)量與激光光纖的數(shù)量匹配，每一個激光光纖對應著一個小口徑準直透鏡，這些小口徑準直透鏡把每一個激光光纖的輸出的激光準直成平行光束。這些光束平行照射到所述的大口徑透鏡上，這個大口徑透鏡把這些平行光聚焦耦合進一單根傳能光纖中，組合成一束激光輸出。
小口徑準直透鏡用K9光學玻璃制作，焦距由激光光纖的數(shù)值孔徑?jīng)Q定，透鏡直徑由焦距準直光束直徑?jīng)Q定，表面鍍與光纖激光輸出波長匹配的增透膜。
所述的大口徑透鏡放置在小型準直透鏡組的后面，也用K9光學玻璃制作，直徑和焦距由多束平行激光總的光束直徑和傳能光纖的數(shù)值孔徑?jīng)Q定。透鏡表面鍍同樣波長的增透膜。
所述的傳能光纖固定在傳能光纖固定架上，該傳能光纖固定架為市售的標準的光纖固定架上，固定架的線槽大小與傳能光纖的直徑匹配。
本發(fā)明的優(yōu)點是1.使用方便靈活，可將多個小型光纖激光組合成一個大功率的光纖激光器。
2.結構緊湊，占據(jù)的面積小。
3.構造簡單、便于制造。


圖1為本發(fā)明高功率光纖激光裝置結構示意2為激光光纖及激光光纖固定架的實施例的關系示意圖。
圖3為小口徑準直透鏡及準直透鏡固定架的實施例的關系示意圖。
具體實施例方式先請參閱圖1，圖1為本發(fā)明高功率光纖激光裝置結構示意圖，由圖可見，本發(fā)明高功率光纖激光裝置，其構成包括一個大口徑透鏡5；一裝有N塊小口徑準直透鏡3的準直透鏡固定架4，該N為大于或等于2的正整數(shù)；一激光光纖固定架2的一平板上與所述的N塊小口徑準直透鏡3相對應的位置共設有N個通孔21，每一個通孔21中固定一根激光光纖1的輸出端口且所有端口都處于同一平面內；一根傳能光纖7的輸入端由一光纖調整架6固定；沿所述的大口徑透鏡5的光軸依次是激光光纖固定架2、準直透鏡固定架4、大口徑透鏡5、光纖調整架的6，每一根激光光纖1的輸出端口位于對應的小口徑準直透鏡3的焦點上，所述的傳能光纖7的輸入端口位于所述的大口徑透鏡5的后焦點。
所述的準直透鏡固定架4是具有一平板的三維調整架，在該平板上在相當于所述的大口徑透鏡5的口徑范圍內緊密排列N個中心對稱的通孔41，每一個通孔41中固定一塊小口徑準直透鏡3，請參閱圖3，圖3為小口徑準直透鏡及準直透鏡固定架的實施例的關系示意圖。圖中分別給出了小口徑準直透鏡數(shù)量N＝2、3、4、5、6、7的實施例。
所述的塊小口徑準直透鏡3的直徑和焦距相等，透鏡的焦距由激光光纖1的數(shù)值孔徑?jīng)Q定，透鏡的直徑由透鏡的焦距及準直后的光束直徑?jīng)Q定。
所述的小口徑準直透鏡3表面鍍與激光光纖1輸出的光波長相符的增透介質膜。
所述的光纖固定架2是一具有N個中心對稱的通孔21的平板狀的三維調整架，該通孔21之間的中心距離由所述的小口徑準直透鏡3之間的中心距離決定，每一個通孔21中固定一根激光光纖1，所述的N根激光光纖1的輸出端面位于所述的N塊小口徑準直透鏡3的共焦平面相對應的焦點上，請參閱圖2，圖2為激光光纖及激光光纖固定架的實施例的關系示意圖。圖中給出了激光光纖1的數(shù)量N分別為2、3、4、5、6、7的情況，與圖3的小口徑準直透鏡3相對應。
所述的傳能光纖固定架6是一標準的光纖調整架，固定架的線槽的大小與所述的傳能光纖7的直徑相匹配。
所述的激光光纖固定架2為一片金屬圓片，上面鉆有直徑與激光光纖1直徑匹配的通孔，激光光纖1的一端穿過通孔，其端面與金屬片的另一表面齊平，在激光光纖1的根部與金屬片相接處用環(huán)氧樹脂固定。小口徑準直透鏡3用k9光學玻璃制作，表面鍍相關波長的增透膜31，小口徑準直透鏡3放置在與其直徑相配的位于小口徑準直透鏡固定架4上面的圓形通孔41中，四周用環(huán)氧樹脂固定。小口徑準直透鏡3的數(shù)量要與激光光纖1的數(shù)量相等，激光光纖固定架2上的激光光纖端面放置在小口徑準直透鏡3的焦點上，調整準直透鏡固定架4的位置，使小口徑準直透鏡3的數(shù)量與激光光纖2的數(shù)量一一對應，保證每一個激光光纖1的端面分別處于相對應的小口徑準直透鏡3的焦點上。本發(fā)明的實際使用情況是激光光纖1所發(fā)出的激光經(jīng)過小口徑準直透鏡3準直后，多束平行的激光由大口徑透鏡5聚焦進入傳能光纖7的一個端面，傳能光纖7固定在一個標準的光纖固定架6上，調整光纖固定架6，使傳能光纖7的端面處于大口徑透鏡5的后焦點位置上。大口徑透鏡5用K9玻璃制作，表面鍍相關波長的增透膜51。多根光纖激光的輸出通過大口徑透鏡5的匯聚同時進入傳能光纖7，整合成一束大功率的激光輸出。
經(jīng)實驗和分析表明，本發(fā)明裝置可將多個小功率光纖激光組合成一個大功率光纖激光，可以獲得千瓦甚至數(shù)千瓦的激光輸出，而且具有結構緊湊、占據(jù)的面積小和使用方便靈活的特點。
權利要求
1.一種高功率光纖激光裝置，其特征在于包括一個大口徑透鏡(5)；一裝有N塊小口徑準直透鏡(3)的準直透鏡固定架(4)，該N為大于或等于2的正整數(shù)；一激光光纖固定架(2)的一平板上與所述的N塊小口徑準直透鏡(3)相對應的位置共設有N個通孔(21)，每一個通孔(21)中固定一根激光光纖(1)的輸出端且所有端口都處于同一平面內；一根傳能光纖(7)的輸入端由一光纖調整架(6)固定；沿所述的大口徑透鏡(5)的光軸依次是激光光纖固定架(2)、準直透鏡固定架(4)、大口徑透鏡(5)、光纖調整架的(6)，每一根激光光纖(1)的輸出端口位于對應的小口徑準直透鏡(3)的焦點上，所述的傳能光纖(7)的輸入端面位于所述的大口徑透鏡(5)的后焦點。
2.根據(jù)權利要求1所述的高功率光纖激光裝置，其特征在于所述的準直透鏡固定架(4)是具有一平板的三維調整架，在該平板上相當于所述的大口徑透鏡(5)的口徑范圍內緊密排列N個中心對稱的通孔(41)，每一個通孔(41)中固定一塊小口徑準直透鏡(3)。
3.根據(jù)權利要求2所述的高功率光纖激光裝置，其特征在于所述的塊小口徑準直透鏡(3)的直徑和焦距相等，透鏡的焦距由激光光纖(1)的數(shù)值孔徑?jīng)Q定，透鏡的直徑由透鏡的焦距及準直后的光束直徑?jīng)Q定。
4.根據(jù)權利要求3所述的高功率光纖激光裝置，其特征在于所述的小口徑準直透鏡(3)表面鍍有激光光纖(1)輸出的激光波長的增透膜(31)。
5.根據(jù)權利要求1所述的高功率光纖激光裝置，其特征在于所述的光纖固定架(2)是一具有N個中心對稱的通孔(21)的平板狀的三維調整架，該通孔(21)之間的中心距離由所述的小口徑準直透鏡(3)之間的中心距離決定，每一個通孔(21)中固定一根激光光纖(1)，所述的N根激光光纖(1)的輸出端面位于所述的N塊小口徑準直透鏡(3)的共焦平面相對應的焦點上。
6.根據(jù)權利要求1所述的高功率光纖激光裝置，其特征在于所述的傳能光纖固定架(6)是一標準的光纖調整架，固定架的線槽的大小與所述的傳能光纖(7)的直徑相匹配。
7.根據(jù)權利要求1所述的高功率光纖激光裝置，其特征在于所述的大口徑透鏡(5)兩面鍍增透膜(51)。
8.根據(jù)權利要求1至7所述的高功率光纖激光裝置，其特征在于該裝置所有的元部件安裝在一平臺上。
全文摘要
一種高功率光纖激光裝置，包括一個大口徑透鏡；一裝有多塊小口徑準直透鏡的準直透鏡固定架；一激光光纖固定架的一平板上與所述的多塊小口徑準直透鏡相對應的位置共設有多個通孔，每一個通孔中固定一根激光光纖的輸出端且所有端口都處于同一平面內；一根傳能光纖的輸入端由一光纖調整架固定；沿所述的大口徑透鏡的光軸依次是激光光纖固定架、準直透鏡固定架、大口徑透鏡和光纖調整架，每一根激光光纖的輸出端口位于對應的小口徑準直透鏡的焦點上，所述的傳能光纖的輸入端面位于所述的大口徑透鏡的后焦點。本發(fā)明裝置將多個小功率光纖激光組合成一個大功率光纖激光，可以獲得千瓦甚至數(shù)千瓦的激光輸出，而且具有結構緊湊和使用方便靈活的特點。
文檔編號H01S3/10GK1801553SQ20061002326
公開日2006年7月12日 申請日期2006年1月12日 優(yōu)先權日2006年1月12日
發(fā)明者樓祺洪, 王之江 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所