一种新型LD激光光纤耦合系统的制作方法

本发明涉及激光系统，尤其涉及一种新型ld激光光纤耦合系统。

背景技术：

1、随着新能源汽车、储能、3d打印、太阳能光伏等领域的快速发展，对激光加工的需求越来越大；特别是激光焊接和激光切割，对激光的输出功率和单位功率密度，要求也越来越高，一款高性能的激光耦合系统对整台激光设备的性价比和竞争力有着重要的影响。

2、目前的大功率半导体ld激光器，大多采用光纤合束的耦合方式，其采用的旋转拉锥法、套管法等，是将多束输入光纤通过专用夹具进行组束、高温拉锥、切割、与输出光纤熔接，其属于物理层面熔接，因此，很难实现高功率密度的ld激光输出。如申请号为201820768047.6，名称为二氧化碳激光结合高速振镜的多角度光纤拉锥装置的中国发明授权专利，该装置用于对待拉锥光纤进行多角度等功率照射，以克服大直径光纤在拉锥过程中因受热不均而影响拉锥质量的问题。

3、此外，现有技术中光纤合束耦合的方式，制作工艺复杂、拉锥熔接过程中控制难度大、部分光纤受力不均匀导致额外损耗、光纤发热量高；同时光纤后期使用过程中若出现个别损坏，更换难度大，维护成本高。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型ld激光光纤耦合系统，能够解决传统光纤合束的上述弊端，不需要光纤高温拉锥、切割、熔接等环节，可以在不损伤光纤的前提下，实现输入光纤的多光纤合束，其光束的发光面积小、能量密度高，可同时实现高功率密度输出和高功率能量输出，工艺难度小、维护更换成本低。

2、本发明采用如下技术方案实现：一种新型ld激光光纤耦合系统，包括输入光纤阵列、准直微透镜阵列、汇聚透镜和输出光纤，所述输入光纤阵列的尾端设置在准直微透镜阵列的焦点位置处，所述的汇聚透镜设置在准直微透镜阵列的前方，所述的输出光纤设置在汇聚透镜的前方，光线经过输入光纤阵列后被准直微透镜阵列进行光线准直，然后准直后的平行光束经汇聚透镜进入输出光纤，实现大功率ld激光输出。

3、进一步地，所述输出光纤的一端位于汇聚透镜的焦点位置处，使得准直后的平行光束经汇聚透镜汇聚成焦点，经过聚焦后的ld激光光线进入输出光纤并通过其尾端端口输出。

4、进一步地，所述的输入光纤阵列包括一个或多个独立的输入光纤单元。

5、进一步地，所述的准直微透镜阵列包括一个或多个微透镜个体。

6、进一步地，每一根输入光纤单元与一个微透镜个体一一组合，使得每一根输入光纤单元的尾端出光口均置于相应微透镜个体的焦点位置。

7、进一步地，每个输入光纤单元的纤芯直径为小口径光纤。

8、进一步地，所述微透镜个体的材质为石英玻璃、高硼硅玻璃或其它的光学玻璃。

9、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

10、1.本发明的一种新型ld激光光纤耦合系统，通过光纤与微透镜阵列的组合，能够避免传统光纤合束中光纤高温拉锥、切割、熔接等环节，可以在不损伤光纤的前提下，实现输入光纤的多光纤合束。通过采用输入光纤阵列与准直微透镜阵列一一匹配的架构模式，没有高温拉锥、熔接的影响，其后期使用过程中可实现轻松更换，维护成本低。

11、2.本发明的一种新型ld激光光纤耦合系统，通过采用小口径光纤阵列和微透镜阵列的组合，其光束的发光面积小、能量密度高，可同时实现高功率密度输出和高功率能量输出。

技术特征：

1.一种新型ld激光光纤耦合系统，其特征在于：包括输入光纤阵列（1）、准直微透镜阵列（2）、汇聚透镜（3）和输出光纤（4），所述输入光纤阵列（1）的尾端设置在准直微透镜阵列（2）的焦点位置处，所述的汇聚透镜（3）设置在准直微透镜阵列（2）的前方，所述的输出光纤（4）设置在汇聚透镜（3）的前方，光线经过输入光纤阵列（1）后被准直微透镜阵列（2）进行光线准直，然后准直后的平行光束经汇聚透镜（3）进入输出光纤（4），实现大功率ld激光输出。

2.根据权利要求1所述的新型ld激光光纤耦合系统，其特征在于：所述输出光纤（4）的一端位于汇聚透镜（3）的焦点位置处，使得准直后的平行光束经汇聚透镜（3）汇聚成焦点，经过聚焦后的ld激光光线进入输出光纤（4）并通过其尾端端口输出。

3.根据权利要求1或2所述的新型ld激光光纤耦合系统，其特征在于：所述的输入光纤阵列（1）包括一个或多个独立的输入光纤单元（11）。

4.根据权利要求3所述的新型ld激光光纤耦合系统，其特征在于：所述的准直微透镜阵列（2）包括一个或多个微透镜个体（21）。

5.根据权利要求4所述的新型ld激光光纤耦合系统，其特征在于：每一根输入光纤单元（11）与一个微透镜个体（21）一一组合，使得每一根输入光纤单元（11）的尾端出光口均置于相应微透镜个体（21）的焦点位置。

6.根据权利要求3所述的新型ld激光光纤耦合系统，其特征在于：每个输入光纤单元（11）的纤芯直径为小口径光纤。

7.根据权利要求4所述的新型ld激光光纤耦合系统，其特征在于：所述微透镜个体（21）的材质为石英玻璃、高硼硅玻璃或其它的光学玻璃。

技术总结
本发明涉及激光系统技术领域，公开了一种新型LD激光光纤耦合系统，包括输入光纤阵列、准直微透镜阵列、汇聚透镜和输出光纤，输入光纤阵列的尾端设置在准直微透镜阵列的焦点位置处，汇聚透镜设置在准直微透镜阵列的前方，输出光纤设置在汇聚透镜的前方，光线经过输入光纤阵列后被准直微透镜阵列进行光线准直，然后准直后的平行光束经汇聚透镜进入输出光纤，实现大功率LD激光输出。本发明不需要光纤高温拉锥、切割、熔接等环节，可以在不损伤光纤的前提下，实现输入光纤的多光纤合束，其光束的发光面积小、能量密度高，可同时实现高功率密度输出和高功率能量输出，工艺难度小、维护更换成本低。

技术研发人员：王云,严为民
受保护的技术使用者：无锡德承电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16