利用蜂窝芯光纤进行光束整形的激光系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110226269A(43)申请公布日2019.09.10(21)申请号201880008677.6(74)专利代理机构南京苏创专利代理事务所(普通(22)申请日2018.01.25合伙)32273代理人杨勇(30)优先权数据62/450,7932017.01.26US(51)Int.Cl.H01S3/13(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日H01S3/067(2006.01)2019.07.26G02B6/02(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据PCT/US2018/0151282018.01.25(87)PCT国际申请的公布数据WO2018/140543EN2018.08.02(71)申请人泰拉二极管公司地址美国马萨诸塞州(72)发明人F·维拉里尔绍塞多周望龙P·泰伊巴提权利要求书5页说明书15页附图6页(54)发明名称利用蜂窝芯光纤进行光束整形的激光系统(57)摘要在各种实施例中，通过沿着蜂窝芯光纤的输入端引导激光束穿过一路径来调节激光束的光束参数乘积和/或光束形状。可以使用在蜂窝芯光纤的输出端发射的光束加工工件。CN110226269ACN110226269A权利要求书1/5页1.一种激光系统，包括：光束发射器，用于发射输入激光束；蜂窝芯光纤，其具有输入端和与输入端相对的输出端，该蜂窝芯光纤包括(i)多个纤芯区，(ii)包围纤芯区并在纤芯区之间延伸的芯间包层区，以及(iii)包围芯间包层区的外包层，其中每个纤芯区的折射率大于芯间包层区的折射率；反射器，用于接收输入激光束并将输入激光束朝蜂窝芯光纤反射；光学元件，用于接收来自反射器的输入激光束，并将输入激光束聚焦到蜂窝芯光纤的输入端；以及控制器，用于控制蜂窝芯光纤的输入端与反射器或光学元件中至少一个之间的相对运动，从而沿着一路径引导输入激光束穿过蜂窝芯光纤的输入端，该路径包括一个或多个纤芯区，借此通过输入激光束的路径至少部分确定在蜂窝芯光纤的输出端发射的输出光束的光束形状或光束参数乘积中的至少一个。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器配置为沿着包括多个纤芯区的路径引导输入激光束。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器配置为当沿着所述路径引导输入激光束时调制输入激光束的输出功率，借此当输入激光束被引导到不同的纤芯区中时，输入激光束的输出功率水平不同。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器配置为沿着穿过芯间包层区的路径部分减小输入激光束的输出功率，从而减少或基本上消除光束能量耦合到芯间包层区中。5.根据权利要求2所述的系统，其中所述路径包括所述芯间包层区的一部分，其中耦合到所述芯间包层区中的光束能量为输出光束提供非零背景能级。6.根据权利要求2所述的系统，其中所述输出光束包括在蜂窝芯光纤的输出端的多个离散光束。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述蜂窝芯光纤的至少两个纤芯区的尺寸和/或形状不同。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述芯间包层区的折射率大于所述外包层的折射率。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述芯间包层区的折射率大约等于所述外包层的折射率。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述蜂窝芯光纤的输入端与反射器或光学元件中至少一个之间的相对运动包括反射器的旋转或光学元件的横向平移中的至少一个。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述光学元件包括一个或多个透镜和/或一个或多个棱镜。12.根据权利要求1所述的系统，还包括一个或多个致动器，用于控制反射器、光学元件或蜂窝芯光纤的输入端中的至少一个的运动。13.根据权利要求1所述的系统，还包括设置在蜂窝芯光纤的输入端上的输入端盖。14.根据权利要求1所述的系统，还包括设置在蜂窝芯光纤的输出端上的输出端盖。15.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器可以配置用于反馈操作，以基于测量参数逐步调整在蜂窝芯光纤的输入端上引导激光束的路径。2CN110226269A权利要求书2/5页16.根据权利要求15所述的系统，其中所述测量参数是待由激光束加工的工件的测量参数。17.根据权利要求15所述的系统，其中所述测量参数是激光束的测量参数。18.根据权利要求1所述的系统，其中所述蜂窝芯光纤的至少两个纤芯区具有不同的横截面形状。19.根据权利要求1所述的系统，其中所述蜂窝芯光纤的每个纤芯区具有相同的横截面形状。20.根据权利要求1所述的系统，其中所述蜂窝芯光纤的多个纤芯区包括(i)中心纤芯区和(ii)围绕中心纤芯区设置的多个外纤芯区。21.根据权利要求20所述的系统，其中所述中心纤芯区的直径大于至少一个外纤芯区的直径。22.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器配置为通过沿着一路径引导输入激光束穿过与芯间包层区