[發明專利]一種激光器光纖耦合器件及耦合方法

在審

• 申請號: 201410142479.2
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN104977665A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 王培峰;金朝龍
• 申請（專利權）人: 蘇州天弘激光股份有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42;G02B6/32;G02B7/02
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 宋鷹武;沈祖鋒

技術領域

本發明涉及激光技術領域，尤其涉及一種激光器光纖耦合器件及耦合方法。

背景技術

隨著激光技術的發展，工業激光器以其獨特的優勢已經越來越廣泛的應用于工業加工中，并逐漸取代了常規的機械加工方式，成為工業加工應用的主流。對于很多工業應用，例如激光切割、激光焊接等，實際中可能需要用到機械手來夾持激光器以進行工作，但對于大功率激光器來說，直接夾持激光器是難以實現的，因此，將大功率激光輸出耦合到光纖中，并通過夾持光纖來實現激光加工設備的柔性操作，就成了一項具有競爭力技術。

在激光加工中，將大功率激光耦合到光纖中從而進行加工應用的技術已經相對成熟，但是仍存在一些技術問題：第一，光纖與耦合透鏡焦點的精確定位問題；第二，大功率下耦合透鏡的熱形變引起的焦點位置變化，進而引起耦合效率變低的問題。申請號CN201310107291.X的中國專利公開了一種激光二極管泵浦固體激光器光纖耦合輸出方法，其雖然在機械穩定性方面具有獨到之處，但在耦合調試方面仍無法精確定位光纖端面和耦合透鏡焦點的相對位置，使得調試時無法直觀監測耦合情況，因此在大功率條件下，容易損壞光纖，造成額外的成本損耗。

一般情況下，為了避免在大功率下耦合調試時損壞光纖，在調試時通常先采用低功率下進行耦合調試達到最佳效率，然后固定光纖和耦合透鏡的位置。但是，這種方法同時帶來大功率下耦合效率降低的問題，因為隨著激光功率輸出的增加，耦合透鏡會有熱量積累，從而造成透鏡形變，引起聚焦點出現位置變化，進而耦合效率也會略有降低，以致達不到最佳的耦合效率。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種簡單、易于調試且能精確定位的激光器光纖耦合器件及耦合方法。

一種激光器光纖耦合器件，其包括激光器及依次順次放置于所述激光器的激光光路中的耦合透鏡和光纖，還包括兩個厚度完全相同且相互垂直地設置于激光光路中的光學反射鏡片及至少一個用于實時監測所述光纖位置和激光聚焦光點位置的光學感測元件，所述兩個光學反射鏡片位于所述激光器和所述耦合透鏡之間，所述激光器發射的激光束以45°入射到臨近的一個所述光學反射鏡片，所述光學感測元件設置于至少一個所述光學反射鏡片的遠離所述激光器的表面外側。

本發明一較佳實施方式中，所述激光器光纖耦合器件包括一個所述光學感測元件，所述光學感測元件設置于任一所述光學反射鏡片的遠離所述激光器的表面外側。

本發明一較佳實施方式中，所述激光器光纖耦合器件包括兩個所述光學感測元件，所述兩個光學感測元件分別對應設置于所述兩個光學反射鏡片的遠離所述激光器的表面外側。

本發明一較佳實施方式中，所述光學感測元件為CCD傳感器或CMOS傳感器。

本發明一較佳實施方式中，還包括夾持調試所述耦合透鏡的夾持調試裝置。

本發明一較佳實施方式中，所述光學反射頭鏡片的表面鍍有45°的高透介質膜。

本發明一較佳實施方式中，還包括放置于所述光學感測元件和與其對應的所述光學反射鏡片之間的激光衰減器。

本發明另外提供一種激光器光纖耦合方法，在激光器和耦合透鏡或自聚焦透鏡之間放置兩個厚度完全相同、且相互垂直的光學反射鏡片，并在至少一個所述光學反射鏡片的遠離所述激光器的表面外側用光學感測元件實時監測光纖端面位置和聚焦光點位置，激光束從所述激光器出來后以45°入射到臨近的一個所述光學反射鏡片。

本發明還提供一種激光器光纖耦合器件，其包括激光器及依次順次放置于所述激光器的激光光路中的耦合透鏡和光纖，所述激光器具有用于輔助調試激光且與激光同軸輸出的指示紅光，還包括兩個厚度完全相同且相互垂直的光學反射鏡片，所述兩個光學反射鏡片設置于激光光路中，且位于所述激光器和所述耦合透鏡之間，指示紅光以45°入射到臨近的一個所述光學反射鏡片，觀察者于至少一個所述光學反射鏡片的遠離所述激光器的表面外側實時監測所述光纖位置和激光聚焦光點位置。

本發明一較佳實施方式中，所述光學反射頭鏡片的表面鍍有45°的高透介質膜。

相對于現有技術，所述激光器光纖耦合器件實現了耦合時實時監測聚焦點與光纖端面的重合情況，并可在高功率下實現快速耦合操作，降低光纖損壞的幾率。所述激光器光纖耦合器件及激光器光纖耦合方法易于操作實現，在實際應用中，既可以在設備裝配時進行應用，也可在客戶端進行維護時使用，可大大提高工作效率。