[發明專利]一種高功率激光光束勻化耦合裝置

有效

• 申請號: 202011015977.2
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112068264B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 劉攀;楊健
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 深圳國聯專利代理事務所(特殊普通合伙) 44465
• 代理人: 晏達峰

本發明涉及一種激光耦合裝置，具體涉及一種高功率激光光束勻化耦合裝置，屬于激光耦合技術。包括底板以及安裝于底座的入射光反射調節機構、勻光聚焦機構、標準光纖輸出接頭，所述勻光聚焦機構設置于所述入射光反射調節機構與所述標準光纖輸出接頭之間，所述入射光反射調節機構、標準光纖輸出接頭均與底座固定連接，所述勻光聚焦機構與底座滑動連接。本發明具有如下優點：激光光束經過勻化、聚焦后進行耦合，降低了聚焦光斑的能量密度；帶有水冷與氣冷雙冷卻結構；可用于兆瓦級峰值功率激光的耦合；可采用單束激光和單根光纖通過高損傷閾值的石英鏡片耦合勻化后的大能量激光，同時避免傳輸光纖的損傷并提高耦合效率，簡化機械結構降低制造成本。

技術領域

本發明涉及一種激光耦合裝置，具體涉及一種高功率激光光束勻化耦合裝置，屬于激光耦合技術。

背景技術

目前，最為常用的激光耦合方案主要分為光纖自聚焦技術與光纖合束技術。其中，光纖自聚焦技術通過自聚焦透鏡將入射激光耦合進光纖之中，自聚焦透鏡的原理是利用透鏡不同位置材質折射率的變化實現光束聚焦，由于鏡片材質并不均勻也較為復雜，導致通過大功率激光時容易損傷并失效，并且大功率激光聚焦于一點時也會損壞傳輸光纖，因此光纖自聚焦技術僅適用于低功率激光的光纖耦合，對于高功率激光的耦合并不適用。光纖合束技術是將多束激光通過多根光纖的熔接融合為一股光纖，以此達到激光合束以及提高激光輸出能量的目的，由于光纖合束技術存在多股光纖的融合難度較大，多束激光傳輸時損失較多，使得耦合效率降低，并且多束激光系統結構也比單束激光系統結構更復雜，使得制造成本增加。

現有技術中，用于激光光纖耦合裝置的產品還不能承受兆瓦級峰值功率能量的激光，無法將這么高功率的激光直接耦合進單根光纖之中，也就無法實現高峰值功率激光的柔性傳輸。本發明旨在解決兆瓦級大能量短脈沖激光在向光纖耦合時存在光纖易損傷以及耦合光纖前端空氣擊穿的問題；通過引入折射率器件對輸入激光光束進行光束勻化技術，使得輸入光束更均勻，消除聚焦耦合時引入的熱點對光纖材料的損傷和對空氣的擊穿，開發出國產化兆瓦級大能量多模短脈沖激光的高效耦合裝置。

發明內容

有鑒于此，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種高功率激光光束勻化耦合裝置，能夠克服兆瓦級大能量短脈沖激光在向光纖耦合時存在光纖易損傷以及耦合光纖前端空氣擊穿的弊端，該裝置通過引入折射率器件對輸入激光光束進行光束勻化，使得輸入光束更均勻，進而消除了聚焦耦合時引入的熱點對光纖材料造成損傷以及對耦合光纖前端空氣擊穿的缺陷。

為實現上述目的，本發明提供一種高功率激光光束勻化耦合裝置，其采用的技術方案如下：

一種高功率激光光束勻化耦合裝置，包括底板以及安裝于底座的入射光反射調節機構、勻光聚焦機構、標準光纖輸出接頭，所述勻光聚焦機構設置于所述入射光反射調節機構與所述標準光纖輸出接頭之間，所述入射光反射調節機構、標準光纖輸出接頭均與底座固定連接，所述勻光聚焦機構與底座滑動連接。

優選的，所述入射光反射調節機構包括固連在所述底板上的底座以及與所述底座固定連接的反射基座，在所述反射基座的前后兩端分別固定安裝有一個反射鏡固定板，在所述反射鏡固定板中心孔內安裝有反射鏡壓簧，所述反射鏡壓簧底部固定連接有一片反射鏡片，所述反射基座在所述底座上傾斜設置，且所述反射基座內開設有光束通道，該光束通道為兩次90度角折彎并且安裝的兩個反射鏡片與通道均呈45度角安裝，保證射出的激光光束與入射的激光光束平行，所述反射鏡固定板上安裝有三個用于調節反射鏡固定板空間角度的調節旋鈕。