[發明專利]一種利用光譜合束消除光纖輸出激光光斑不均勻性的方法

有效

• 申請號: 201810013956.3
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN107991781B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 馬修泉;張國軍;邵新宇
• 申請（專利權）人: 廣東省智能機器人研究院
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10;G02B27/09
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 羅曉林;楊桂洋

一種利用光譜合束消除光纖輸出激光光斑不均勻性的方法，包括以下步驟：選取好符合預設規格的高低通鏡片；提供至少兩個中心波長不同的激光束，全部的激光束波長以加工激光波長為中心并覆蓋大于某個臨界值N的波長區間。將所有激光束通過高低反透鏡進行合束，成為用于激光加工的寬譜激光束，該寬譜激光束的線寬為所有激光束的線寬的和，臨界值N將確保合束后的激光束中所有高階模與基模的相位差覆蓋0到2π范圍。本發明緩解了輸出光場的橫向能量不均勻性，從而解決了由多模相干引起的能量不均勻帶來的加工缺陷。

技術領域

本發明屬于激光加工相關領域，更具體地說是一種利用光譜合束消除光纖輸出激光光斑不均勻性的方法。

背景技術

隨著各種激光器技術的成熟和成本降低，激光加工的應用領域正在迅速擴大，包括激光打標，激光切割，激光焊接等。而無論在哪種應用中，激光的光束質量都是影響激光加工質量的重要因素。

受限于單模激光器輸出功率，工業加工中的激光器輸出以100微米纖芯直徑的尾纖為主。而如此大的纖芯會包涵數以千計的模式，這些模式之間的相干疊加會使得激光束的橫向截面上的光強分布極不均勻，進而帶來激光加工中的加工缺陷。這一問題在高精度激光加工領域尤為顯著。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種利用光譜合束消除光纖輸出激光光斑不均勻性的方法，緩解了輸出光場的橫向能量不均勻性，從而解決了由多模相干引起的能量不均勻帶來的加工缺陷。

為了解決上述技術問題，本發明采取以下技術方案：

一種利用光譜合束消除光纖輸出激光光斑不均勻性的方法，包括以下步驟：

選取好符合預設規格的高低通鏡片，該高低通鏡片能夠對正面入射的激光束高反，背面入射的激光束高透，高反和高透的光譜范圍應該覆蓋入射激光束；

提供至少兩個中心波長不同的激光束，全部的激光束波長以加工激光波長為中心并覆蓋大于某個臨界值N的波長區間，將所有激光束通過高低通鏡片進行合束，成為用于激光加工的寬譜激光束，該寬譜激光束的線寬為所有激光束的線寬的和，臨界值N將確保合束后的激光束中所有高階模與基模的相位差覆蓋0到2π范圍。

所述各個激光束的線寬相同或者不同。

所述中心波長不同的激光束由中心波長不同的光纖激光器發射形成。

所述激光束具有五個，該五個激光束的中心波長不同，高低通鏡片具有四個。

本發明有效緩解了輸出光場的橫向能量不均勻性，從而解決了由多模相干引起的能量不均勻帶來的加工缺陷。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的合束狀態示意圖；

圖2為輸出尾纖纖芯直徑100微米，數值孔徑0.22時的數個高階模式在每米光纖中相對于基模所累計的相位差示意圖；

圖3為輸出尾纖中的LP01模和LP02模在相位差為0時的相干疊加產生的能量分布示意圖；

圖4為輸出尾纖中的LP01模和LP02模在相位差為四分之三π時的相干疊加產生的能量分布示意圖；

圖5為輸出尾纖中的LP01模和LP02模在相位差為三分之二π時的相干疊加產生的能量分布示意圖；

圖6為輸出尾纖中的LP01模和LP02模相位差從零到2π相干疊加的能量場積分示意圖。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的特征、技術手段以及所達到的具體目的、功能，下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

本發明揭示了一種利用光譜合束消除光纖輸出激光光斑不均勻性的方法，包括以下步驟：