[發明專利]可變環形光束發生器

在審

• 申請號: 202210943203.9
• 申請日: 2022-08-08
• 公開（公告）號: CN115903141A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: P.格雷格;M.H.穆恩德爾;R.D.福爾哈伯;A.哈徹;J.佩克
• 申請（專利權）人: 朗美通經營有限責任公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02B6/36
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 葛青

光學組件可包括提供光束的輸入光纖、包括由包層包圍的環形外芯的處理光纖、以及第一光束移位器，該第一光束移位器被布置成接收來自輸入光纖的光束并在空間上移動光束以照射處理光纖的環形外芯。該光學組件還可以包括第二光束移位器，其被布置成接收來自第一光束移位器的光束，并向發射到處理光纖的環形外芯中的光束添加偏斜。

相關申請的交叉引用

本專利申請要求2021年9月30日提交的名稱為“可變環形光束發生器”的第63/261,901號美國臨時專利申請的優先權。該在先申請的公開內容被認為是本專利申請的一部分，并通過引用結合到本專利申請中。

技術領域

本發明總體上涉及通過具有一組彎曲的漸變折射率光纖來引導或以其他方式發送光束，所述彎曲具有與漸變折射率光纖的節距匹配或幾乎匹配的彎曲周期，并且更具體地，本發明涉及在處理光纖或傳送光纖的近場中操縱光場圖案，以便生成具有環形強度圖案和可變環厚度的光束。

背景技術

激光材料處理可用于切割、鉆孔、焊接、銅焊、表面退火、合金化、硬化和/或其他應用。具體而言，激光材料處理通常包括使用一根或多根光纖將高功率和/或高強度激光束傳送給工件，在該工件上將進行激光材料處理。例如，典型的光纖傳送激光材料處理系統可以包括激光源(例如，一個或多個光纖激光器模塊)、光耦合器單元、傳送光纖(通常長度為10-50米，并且包含在可以在一端或兩端上插入的傳輸電纜中)以及處理頭。處理頭是一種光學組件，包括用于該傳送光纖的插座、用于投射激光功率的光學器件以及基于激光的處理所需的任何部件。在操作中，激光源將激光發射(laser?light?emission)傳輸到光耦合器單元中(例如，通過自由空間或通過單獨的光纖)，并且光耦合器單元可以通過光纖或通過自由空間在內部傳輸該發射、可以放大或縮小該發射、并且將該激光發射耦合到傳送光纖中。然后，傳送光纖將激光傳輸到處理頭，處理頭將激光投射到與執行材料處理任務相關的工件上。因此，激光材料處理的優點可以包括高生產率、處理的非接觸性質、改善的質量和/或激光光束的傳送點的高精度和移動性等等。

在激光材料處理的背景下出現的一種挑戰涉及光纖束成形(例如，用于切割、焊接和/或其他應用)，這是高功率激光材料處理的一個日益重要的方面。例如，在一些情況下，可以利用光纖激光器的高功率和優良的光束質量，在具有低變形和最小熱影響區的窄熔合區中進行具有高縱橫比熔透輪廓的“小孔焊接”。在另一些示例中，具有較低功率密度的較大激光光斑尺寸可用于執行較淺的“傳導焊接”，其可用于美觀焊接和/或最小化對后處理步驟的需求。在又一些示例中，處理不同的材料或具有不同厚度的材料可能需要光束的不同特性(例如，一些材料可能需要高亮度、小光斑尺寸，而其他材料可能需要更大、更高發散度的光束)。因此，為了控制和/或改變光束的特性，具有光束整形能力和在多個狀態之間循環或轉換的能力的激光系統可能是理想的。

發明內容

在一些實施方式中，一種光學組件，包括：提供光束的輸入光纖；處理光纖，包括被包層包圍的環形外芯；第一光束移位器，其被布置成接收來自輸入光纖的光束，并在空間上移動光束，以照射處理光纖的環形外芯；以及第二光束移位器，其被布置成接收來自第一光束移位器的光束，并向發射到處理光纖的環形外芯中的光束添加偏斜。

在一些實施方式中，光學組件包括提供光束的輸入光纖；一種處理光纖，包括被包層包圍的環形外芯；以及耦合在輸入光纖和處理光纖之間的漸變折射率光纖，用于接收來自輸入光纖的光束，并將光束傳輸到處理光纖的環形外芯中，其中漸變折射率光纖包括光束移位器，用于向傳輸到處理光纖的環形外芯中的光束添加偏斜。

在一些實施方式中，一種光學組件，包括：提供光束的輸入光纖；處理光纖，包括被包層包圍的單纖芯；以及一個或多個諧振光束移位器，其耦合在輸入光纖和處理光纖之間，以向光束添加偏斜，使得光束在處理光纖的單纖芯出口處具有環形強度分布。

附圖說明

圖1是漸變折射率光纖的示意圖。