复合激光器系统的制作方法

1.本技术涉及激光技术领域，尤其涉及一种复合激光器系统。


背景技术：

2.激光器在不同的工业场景具有不同的应用形式，例如一些工业场景需要激光器来执行深雕、切割等作业，还有一些工业场景需要激光器来进行清洗、熔覆等作业。然而，当一些工业场景需要激光器具有复合的加工功能时，由于当前激光器的加工功能较为单一，激光器便不能很好地满足使用需求。
3.因此，相关技术中存在缺陷，有待改进与发展。


技术实现要素：

4.本技术提供一种复合激光器系统，旨在使得复合激光器系统具有复合的加工功能。
5.为了解决上述问题，本技术提供一种复合激光器系统，包括第一激光模块、第二激光模块、模场适配器、输出端帽、第一光纤以及第二光纤，所述模场适配器的一端通过所述第一光纤与所述第一激光模块连接，所述模场适配器的另一端通过所述第二光纤依次连接所述第二激光模块和所述输出端帽；其中，所述第一激光模块和所述第二激光模块分别用于产生第一激光和第二激光，所述第一激光沿所述第一光纤的纤芯朝向所述模场适配器传输，所述第二激光沿所述第二光纤的包层朝向所述输出端帽传输；所述模场适配器用于将所述第一激光转换到所述第二光纤的纤芯中，以使所述第一激光和所述第二激光均沿所述第二光纤朝向所述输出端帽传输，并经过所述输出端帽向外输出。
6.其中，所述复合激光器系统还包括控制模块，所述控制模块分别与所述第一激光模块和所述第二激光模块电连接，所述第一激光模块与所述第二激光模块分别独立被所述控制模块控制。
7.其中，所述第一激光模块包括第一泵浦合束器、谐振腔、第二泵浦合束器、包层光剥除器以及多个第一泵浦源；第一数量个所述第一泵浦源与所述第一泵浦合束器的一端连接，所述第一泵浦合束器的另一端依次连接所述谐振腔以及所述第二泵浦合束器，所述第二泵浦合束器上未连接所述谐振腔的一端还与所述包层光剥除器和第二数量个所述第一泵浦源连接。
8.其中，所述第一激光模块还包括红光二极管，所述红光二极管与所述第一泵浦合束器上未连接所述谐振腔的一端连接；所述红光二极管用于产生指示红光，所述指示红光与所述第一激光和所述第二激光同轴出射。
9.其中，所述谐振腔包括依次连接的第一光纤光栅、有源增益光纤以及第二光纤光栅，所述第一光纤光栅和所述第二光纤光栅上未连接所述有源增益光纤的一端分别与所述第一泵浦合束器和所述第二泵浦合束器连接，所述第一光纤光栅的反射率大于所述第二光纤光栅的反射率。
10.其中，所述第二激光模块包括第三泵浦合束器和多个第二泵浦源，所述第三泵浦合束器的一端连接模场适配器和多个所述第二泵浦源，所述第三泵浦合束器的另一端连接所述输出端帽。
11.其中，所述第二泵浦源的数量为6个。
12.其中，所述第一激光为高斯激光，所述第二激光为半导体激光。
13.其中，所述第一激光的波长范围为1001nm～1099nm，所述第二激光的波长为915nm或者976nm。
14.其中，所述第一光纤的纤芯直径与所述第二光纤的纤芯直径不同。
15.本技术的有益效果为：本技术提供的复合激光器系统，通过利用第一光纤、模场适配器以及第二光纤将该第一激光模块和该第二激光模块串联，使得该第一激光和该第二激光可彼此共存地从该第二激光模块沿着第二光纤传输到输出端帽，并由该输出端帽向外输出，以实现该第一激光和该第二激光的组合应用，使得该复合激光器系统具有复合的加工功能。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本技术实施例提供的复合激光器系统的一种结构示意图；
18.图2是本技术实施例提供的复合激光器系统的另一种结构示意图；
19.图3是本技术实施例提供的第一激光模块的结构示意图；
20.图4是本技术实施例提供的第二激光模块的结构示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
23.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
24.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
25.请参阅图1，图1是本技术实施例提供的复合激光器系统的结构示意图，如图1所示，该复合激光器系统包括第一激光模块11、第二激光模块12、模场适配器13、输出端帽14、第一光纤15以及第二光纤16，该模场适配器13的一端通过该第一光纤15与该第一激光模块11连接，该模场适配器13的另一端通过该第二光纤16依次连接该第二激光模块12和该输出端帽14。其中，该第一激光模块11和该第二激光模块12分别用于产生第一激光和第二激光，该第一激光沿该第一光纤15的纤芯朝向该模场适配器13传输，该第二激光沿该第二光纤16的包层朝向该输出端帽14传输。该模场适配器13用于将该第一激光转换到该第二光纤16的纤芯中，以使该第一激光和该第二激光均沿该第二光纤16朝向该输出端帽14传输，并经过该输出端帽14向外输出。
26.具体的，该第一激光模块11的输出端与该模场适配器13的输入端通过第一光纤15连接，该模场适配器13的输出端与该第二激光模块12的输入端通过该第二光纤16连接。该第一光纤15和该第二光纤16可以具有相同或者不同的规格尺寸，当该第一光纤15和该第二光纤16可以具有不同的规格尺寸时，该第一光纤15的纤芯直径与该第二光纤16的纤芯直径不同，该第一光纤15的包层直径与该第二光纤16的包层直径可以相同或者不同，而该第一光纤15的包层直径与该第二光纤16的包层直径相同时，可以提高而该第一光纤15和该第二光纤16之间的熔接效果。示例性地，该第一光纤和该第二光纤的类型均为双包层光纤，而该第一光纤15的规格可以是20μm(纤芯直径)/400μm(包层直径)，该第二光纤16的规格可以是25μm(纤芯直径)/400μm(包层直径)。该模场适配器13的输入端与输出端的规格分别匹配第一光纤15和第二光纤16的规格，从而使得第一激光模块11产生的第一激光可以通过第一光纤15的纤芯传输到该模场适配器13中，再经过该模场适配器13的转换后进入到第二光纤16的纤芯中。
27.由于无论是在第一光纤15还是在第二光纤16，纤芯的折射率都大于包层的折射率，因此，该第一激光会在纤芯与包层之间发生全反射，从而只在第一光纤15的纤芯和第二光纤16的纤芯中传输，而不会进入到第一光纤15的纤芯和第二光纤16的包层中，相对的，该第二激光也不会进入到该第二光纤16的纤芯中进行传输，因此，在输出端帽14与第二激光模块12之间的第二光纤16中，该第一激光和该第二激光互相共存，故从该输出端帽14向外输出的激光可以为包含该第一激光和该第二激光的复合激光。
28.需要进一步说明的是，在第一光纤15的纤芯和第二光纤16的纤芯中传输的该第一激光具体为高斯激光，该第一激光具有较高的功率密度，该第一激光直接作用于物体的表面上时，可在物体的表面光上形成高斯光斑，该高斯光斑具有高能量密度和小面积的特点，
以实现对物体进行例如打标、深雕、切割、焊接等应用。在第二光纤16的包层中传输的该第二激光具体为半导体激光，该第二激光直接作用于物体的表面上时，可在物体的表面上形成近平顶光斑，该近平顶光斑为矩形光斑或为长宽比接近的类方形光斑，因此可以做到更大的光斑长度，功率密度的分配也均匀，从而更适合熔覆过程中的搭接，提高了熔覆的效率，总体的热量输入和变形较小，以实现对物体表面进行熔覆或者清洗等应用。
29.在本实施例中，通过利用该第一光纤15、模场适配器13以及第二光纤16将该第一激光模块11和该第二激光模块12串联，使得该第一激光和该第二激光可彼此共存地从该第二激光模块12沿第二光纤16传输到输出端帽14，并由该输出端帽14向外输出包括该第一激光和该第二激光的复合激光。由于该第一激光和该第二激光分别具有自身的应用特点，将二者组合后，使得本实施例中的复合激光器系统可作用于更为复杂的工业场景，例如，在一些工艺场景中，物体在被切割或者深雕时产生的碎屑可能会继续附着在被切割区域的周围表面上，这部分碎屑需要被清理，而本实施例提供的复合激光器系统可以利用第一激光对物体进行切割，利用第二激光对被切割区域的周围表面上的碎屑进行清洗。
30.请参阅图2，图2是本技术实施例提供的复合激光器系统的另一种结构示意图，如图2所示，其中，该复合激光器系统还包括控制模块17，该控制模块17分别与该第一激光模块11和该第二激光模块12电连接，该第一激光模块11与该第二激光模块12分别独立被该控制模块17控制。
31.具体的，该控制模块17可以在控制该第一激光模块11进行工作的同时，控制该第二激光模块12停止工作，使得从该输出端帽14向外输出的激光为第一激光，或者该控制模块17可以在控制该第二激光模块12进行工作的同时，控制该第一激光模块11停止工作，使得从该输出端帽14向外输出的激光为第二激光，从而使得该复合激光器系统可以适用于只需要第一激光或者第二激光的工业场景；该控制模块17还可以在同时控制该第一激光模块11和该第二激光模块进行工作，以实现从该输出端帽14向外输出的激光包括该第一激光和该第二激光，从而使得该复合激光系统可以适用于既需要该第一激光又需要该第二激光进行加工的工业场景。进一步的，该控制模块17还能控制该第一激光和该第二激光的出光占比，以在该第一激光和该第二激光均从该输出端帽14向外输出时，可实现侧重于该第一激光或者该第二激光的应用效果。
32.请参阅图3，图3是本技术实施例提供的第一激光模块的结构示意图，其中，如图3所示，该第一激光模块11包括第一泵浦合束器111、谐振腔113、第二泵浦合束器112、包层光剥除器115以及多个第一泵浦源114。第一数量个该第一泵浦源114与该第一泵浦合束器111的一端连接，该第一泵浦合束器111的另一端依次连接该谐振腔113以及该第二泵浦合束器112，该第二泵浦合束器112上未连接该谐振腔113的一端还与该包层光剥除器115和第二数量个该第一泵浦源114连接。
33.具体的，该第一泵浦源114为输出915nm波长泵浦光的泵浦源，该第一数量可以为6，该第二数量可以为大于或者等于2的自然数。在本实施例中，第一数量个第一泵浦源114产生的泵浦光通过沿正向从该第一泵浦合束器111进入到谐振腔113内，第二数量个第一泵浦源114产生的泵浦光沿反向从该第二泵浦合束器112进入到谐振腔113内，相应的泵浦光在谐振腔113内通过激光振荡的形式吸收，以转换为可以在纤芯里传输的第一激光。
34.需要进一步说明的是，在该第一激光模块11中，各部分之间通过内部光纤进行连
接，第一泵浦源114产生的泵浦光在内部光纤的包层内传输，而经该谐振腔113转换后形成在内部光纤的纤芯里传输的第一激光，且该第一激光从谐振腔113输出，在依次经过该第二泵浦合束器112和该包层光剥除器115后才会进入到该第一光纤15中。该包层光剥除器115可以去除内部光纤的包层中的残余泵浦光，避免残余泵浦光对后续器件造成损坏，而纤芯中传输的第一激光可以得到很好的保持，从而得到具有较好信号光功率和光束质量因子参数的高斯激光。
35.其中，该第一激光模块11还包括红光二极管116，该红光二极管116与该第一泵浦合束器111上未连接该谐振腔113的一端连接。该红光二极管116用于产生指示红光，该指示红光与该第一激光和该第二激光同轴出射，从而指示该复合激光系统在工作时所作用的位置。具体的，该红光二极管116产生的指示红光的波长为655nm。
36.如图3所示，其中，该谐振腔113包括依次连接的第一光纤光栅1131、有源增益光纤1133以及第二光纤光栅1132，该第一光纤光栅1131和该第二光纤光栅1132上未连接该有源增益光纤1133的一端分别与该第一泵浦合束器111和该第二泵浦合束器112连接，该第一光纤光栅1131的反射率大于该第二光纤光栅1132的反射率。
37.具体的，该有源增益光纤1133可以为掺镱光纤，该第一光纤光栅1131为高反射光纤光栅，其反射率大于99％。第二光纤光栅1132为低反射光纤光栅，其反射率不超过10％。
38.在本实施例中，在谐振腔113内产生的第一激光，依次通过该第二光纤光栅1132和第二泵浦合束器112，之后经该包层光剥除器115作用后才会进入到该第一光纤15中，最后经过输出端帽14扩束输出。该第一激光的波长范围不同于该第一泵浦源114所产生的泵浦光的波长，在本实施例中，该第一激光的波长范围为1001nm～1099nm，该第一激光的波长由第一光纤光栅1131、第二光纤光栅1132以及有源增益光纤1133的参数来决定，从该波长范围内可优选其波长为1080nm。
39.请参阅图4，图4是本技术实施例提供的第二激光模块的结构示意图，如图4所示，其中，该第二激光模块12包括第三泵浦合束器121和多个第二泵浦源122。而在复合激光器系统中，该第三泵浦合束器121的一端连接模场适配器13和多个该第二泵浦源122，该第三泵浦合束器121的另一端连接该输出端帽14。
40.具体的，该第二泵浦源122可以为输出915nm或者976nm波长泵浦光的泵浦源，该第二泵浦源122的数量可以为6个。在本实施例中，由于在第二激光模块12中未设置有谐振腔113，该第三泵浦合束器121将各第二泵浦源122产生的泵浦光耦合后形成的第二激光不会进入到纤芯内。该第二激光只会在第二光纤16的包层中传输，且该第二激光从该第二激光模块12进入到该第二光纤16内，并沿着第二光纤16的包层传输到输出端帽14，以进行向外输出。该第二激光的波长取决于该第二泵浦源122产生的泵浦光的波长，其可以是915nm或者976nm。
41.在本技术提供的复合激光器系统中，通过利用第一光纤、模场适配器以及第二光纤将该第一激光模块和该第二激光模块串联，使得该第一激光和该第二激光可彼此共存地从该第二激光模块沿着第二光纤传输到输出端帽，并由该输出端帽向外输出，以实现该第一激光和该第二激光的组合应用，使得该复合激光器系统具有复合的加工功能。
42.除上述实施例外，本技术还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效替换形成的技术方案，均落在本技术要求的保护范围。综上所述，虽然本技术已将优选实施例揭露
如上，但上述优选实施例并非用以限制本技术，本领域的普通技术人员，在不脱离本技术的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本技术的保护范围以权利要求界定的范围为准。