具有光纤单元的激光系统以及评估有用光耦合输入到光纤单元中的耦合输入品质的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种激光系统(1)，具有：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有光纤单元的激光系统以及评估有用光耦合输入到光纤单元中的耦合输入品质的方法


[0001]本专利技术涉及一种具有光纤单元的激光系统、以及一种用于评估有用光耦合输入到光纤单元中的耦合输入品质的方法。

技术介绍

[0002]本文讨论的这种类型的激光系统具有光纤单元，该光纤单元具有光纤，该光纤具有设置用于引导有用光通过光纤的光引导区域、以及在被称为耦合输入端的光纤端处的用于将激光耦合输入到光引导区域中的第一光纤端面。在被称为耦合输出端的光纤端处，光纤单元具有用于将激光从光引导区域的第二光纤端面耦合输出。
[0003]在这种光纤单元的情况下，原则上要求通过耦合输入端以尽可能高的射束质量和尽可能低的损耗将激光耦合输入到光纤单元中。在此，耦合输入的耦合输入品质被证明难以被适当地评估、尤其是监测。已经提出通过检测从光纤单元侧向出现的泄漏光来监测耦合输入品质。然而，在此通常会形成功率高原(Leistungsplateau)，结果是即使射束质量很差时，检测器处仍测量到高功率。这阻碍了耦合输入的最佳调整。还已经提出，在光纤单元具有光纤包层的情况下，检测在光纤包层中传播的包层光。然而，这也不允许对耦合输入品质的最佳评估，而且仅当耦合输入到光纤单元中的激光具有在光纤包层中传播的更高模式时才是合适的。
[0004]本专利技术所基于的任务在于提供一种具有光纤单元的激光系统、以及一种用于评估有用光耦合输入到光纤单元中的耦合输入品质的方法，其中，所提及的缺点至少被减轻、优选地被避免。

技术实现思路

[0005]该任务通过所提供的本技术教导来实现，尤其是独立权利要求的教导以及从属权利要求和说明书中披露的实施例的技术教导来实现。
[0006]该任务尤其通过提供一种具有用于发射有用光的激光辐射源的激光系统来实现。该激光系统还具有拥有光纤的光纤单元。该光纤具有设置用于引导有用光通过该光纤的光引导区域、在作为一个光纤端的耦合输入端处的第一光纤端面以及在作为另一光纤端的耦合输出端处的第二光纤端面，该第一光纤端面用于将激光耦合输入到该光引导区域中，该第二光纤端面用于将激光从该光引导区域耦合输出。该激光系统还具有设置为将有用光耦合输入到光纤单元中的耦合装置。该激光系统具有反射元件，该反射元件在有用光的传播方向上布置在第二光纤端面的后方、并且设置为使有用光的反射从传播方向偏转并将其与传播方向相反地通过第二光纤端面耦合输入返回到光引导区域中。该激光系统还具有测量装置，该测量装置在传播方向上布置在第一光纤端面的前方、并且设置用于检测被该反射元件偏转的有用光反射。
[0007]测量装置优选地设置用于基于有用光的所检测的反射来评估有用光耦合输入到
光纤单元中的耦合输入品质。
[0008]反射元件尤其布置在耦合输出端的后方。替代地或附加地，测量装置优选地布置在耦合输入端的前方。反射元件和测量装置尤其本身不是光纤单元的一部分，而是除了光纤单元之外也设置在激光系统中并且优选地与光纤单元分开布置。
[0009]因此，在这里提出的激光系统中，在光纤的光纤输出端的后方产生反射，该反射再次耦合输入到光纤中、在光纤中与传播方向相反地返回、并且最终能够在传播方向上在光纤耦合输入的前方在空间上作为背向反射被测量。所述背向反射然后可以有利地用于在功率方面调整耦合输入。在此，有利的是在耦合返回的光的功率测量期间不形成功率高原。因此可以以非常高的准确度可再现地确定耦合输入品质。该测量尤其对于变差的射束质量也敏感。
[0010]这种背向反射的检测有利地使得有可能尤其通过纯无源准直模块来实现用于优化耦合输入状态的调整模式、通过背向反射间接地对预期的耦合输出激光模式进行模式监测、以及通过测量背向反射来进行激光功率调节。
[0011]光纤端面在此应理解为尤其是指假想的或物理的面，其在其最长延伸方向、即其纵向方向上界定光纤，该最长延伸方向尤其与在光纤中传播的有用光的传播方向重合。光纤端面也可以是由多个端面构成的一种端面排列的部分面。在一种优选构型中，光纤端面是光纤端棱面。
[0012]传播方向尤其是激光从激光辐射源出发而传播所沿的方向。表述“在传播方向上在元件前方”是指在传播方向上传播的有用光的光子在该表述所涉及的元件之前的时刻所经过的位置。相应地，表述“在传播方向上在元件后方”是指在传播方向上传播的光子在所涉及的元件之后的时刻所经过的位置。
[0013]有用光在此尤其应理解为按预期在从激光辐射源前进穿过光引导区域直至光目标位置的预定射束路径上传播的光。在此，光目标位置尤其是有用光按预期被应用的位置，例如以激光照射在工件上或激光照射在工件处、例如焊接或切割。尤其有用光是这样的光，其按预期沿着传播方向传播穿过光引导区域。尤其有用光是在不受干扰的传播的情况下将穿过光引导区域的所有光子或光射束的总和，而不管它们在传播方向上是仍布置在光引导区域的前方、在光引导区域中还是在光引导区域的后方和/或分叉。因此，对于将光鉴定为有用光的一部分而言，光是否已经真正穿过光引导区域是无关紧要的；相反，如果光没有通过可能为此目的设置的元件提前偏转，光将按预期穿过光引导区域，就足够了。尤其有用光的一部分可以在传播方向上在光引导区域的前方或光引导区域的后方被偏转。尤其有用光是这样的光：在光纤单元被用于激光加工机中的情况下，该光尤其从激光加工机的激光辐射源出发而沿着穿过光引导区域的射束路径传播到作为光目标位置的工件。尤其有用光不是包层光也不是泄漏光。
[0014]根据本专利技术的一种扩展方案设置，光纤具有包层区域(Mantelbereich)，所述包层区域在周向方向上围绕光引导区域。光引导区域尤其是光纤包层、或光纤包层的一部分。这样的包层区域可以有利地增加光纤内的光引导效率。尤其取决于耦合输入到光纤中的激光的模式，在包层区域中可能出现包层光。重要的是，无论包层区域中是否出现包层光，根据这里提出的教导，考虑用于评估耦合输入品质的不是包层光，而是传播穿过光引导区域的有用光部分、即其反射。
[0015]根据本专利技术的一种扩展方案设置，反射元件构造为对有用光进行射束整形的光学射束整形元件。这样的射束整形元件例如可以是透镜、尤其是准直透镜或发散透镜，衍射光学元件，波片，轴棱镜或楔形件。在这种构型中，有利地使用射束整形元件的背向反射，这意味着激光系统能够以更紧凑的方式构造。
[0016]替代地，除了光学射束整形元件之外，反射元件优选地也布置在有用光的射束路径中。这样的射束整形元件例如可以是透镜、尤其是准直透镜或发散透镜，衍射光学元件，波片，轴棱镜或楔形件。因此，在这种构型中，不使用射束整形元件的背向反射，而是提供单独的反射元件，尤其是专门为了产生背向反射而设置的。射束整形元件通常具有高品质的抗反射涂层。相反，反射元件优选地至少在一个面上具有品质降低的抗反射涂层，以便能够将比射束整形元件更大比例的有用光反射回去。
[0017]根据本专利技术的一种扩展方案设置，反射元件构造为选自由以下组成的组中的元件：平面平行板和窗。如果反射元件是平面平行板或窗，则它优选地附加于射束整形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光系统(1)，具有：
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用于发射有用光的激光辐射源(3)，
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光纤单元(5)，所述光纤单元具有光纤(13)，其中，所述光纤(5)具有设置用于引导有用光通过所述光纤(13)的光引导区域(15)，并且在作为一个光纤端(17，19)的耦合输入端(21)处具有第一光纤端面(25)，并且在作为另一光纤端(17，19)的耦合输出端(23)处具有第二光纤端面(27)，所述第一光纤端面用于将激光耦合输入到所述光引导区域(15)中，所述第二光纤端面用于将激光从所述光引导区域(15)耦合输出，
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用于将所述有用光耦合输入到所述光纤单元(5)中的耦合装置(7)，
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反射元件(11)，所述反射元件在所述有用光的传播方向上布置在所述第二光纤端面(27)的后方并且设置用于，使所述有用光的反射从所述传播方向偏转并且与所述传播方向相反地通过所述第二光纤端面(27)耦合输入返回到所述光引导区域(15)中，以及
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在传播方向上布置在所述第一光纤端面(25)的前方的测量装置(9)，所述测量装置设置用于检测所述有用光的被所述反射元件(11)偏转的反射。2.根据权利要求1所述的激光系统，其特征在于，所述光纤(13)具有包层区域(33)，所述包层区域(33)在周向方向上围绕所述光引导区域(15)。3.根据前述权利要求中任一项所述的激光系统，其特征在于，所述反射元件
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构造为用于对所述有用光进行射束整形的光学射束整形元件(35)，或
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除了光学射束整形元件(35)外也布置在所述有用光的射束路径中。4.根据前述权利要求中任一项所述的激光系统，其特征在于，所述反射元件(11)构造为选自由以下组成的组的元件：平面平行板和窗。5.根据前述权利要求中任一项所述的激光系统，其特征在于，所述光纤(13)构造为具有空芯的光子晶体光纤，光子带隙光纤，抗谐振光纤、尤其是管状光纤，或抑制耦合光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：通快激光有限责任公司，
类型：发明
国别省市：