著的峰15。另外，也觀察到，來(lái)自外部輸入光纖(輸入端口)lla至Ilf的光的一部分也被輸出光纖的中心芯獲取。因此，得到了如圖6或者圖7中所示的分布，例如具有在高階水平16之上的中心峰15。這種分布對(duì)于一定范圍的激光器加工操作時(shí)有益的。
[0045]圖7示出了中心輸入(其中輸入主要或者全部來(lái)自于中心的輸入光纖)的示例，圖6示出了邊緣輸入的示例，其中大部分輸入來(lái)自于圍繞中心輸入光纖的光纖環(huán)?？梢钥吹剑捎弥行妮斎?，獲得了更多的顯著峰，但是采用邊緣輸入還獲得了值得注意的峰。通過(guò)改變輸入的類型并且也改變中心芯和/或覆層的折射率和尺寸，能獲得用于不同用途的輸出。
[0046]圖8再次示出了類似于圖4的輸入光纖束。
[0047]圖9示出了具有環(huán)形相對(duì)高的折射率區(qū)域18的輸出光纖17。也如圖14所示，這最優(yōu)地疊置了圖8中所示的輸入錐形光纖束的外部光纖(Ila至Ilf)。S卩，內(nèi)徑dl大于或者等于d (輸入光纖的直徑)，環(huán)形區(qū)域的外徑d2小于或者等于3 X d，如在圖14中所示，在圖14中環(huán)帶被示出為與外部輸入光纖疊置。
[0048]這導(dǎo)致了在圖10中示意性示出的輸出輪廓，具有在高階22之上的環(huán)帶20、21。在具有與錐形輸入束的外部光纖疊置的環(huán)形高折射率區(qū)域的這樣的輸出光纖中，大多數(shù)的輸入光直接地耦接到該環(huán)形基座上。與環(huán)形光束產(chǎn)生的自由空間方法相比，該系統(tǒng)的效率趨于是非常高的。此外，可發(fā)現(xiàn)，光源的亮度實(shí)際上增加了(根據(jù)總光纖面積與環(huán)形基座面積的比率)。
[0049]圖15示出了本發(fā)明在材料加工應(yīng)用中的典型應(yīng)用。示出的激光器附屬單元23可具有達(dá)到1.5Kw的輸出功率，在26處的合成光束可達(dá)到10Kw。來(lái)自合成器25的激光源通過(guò)耦合光學(xué)器件27被引導(dǎo)到要加工的材料28上。
[0050]N個(gè)單獨(dú)的光纖激光源23通過(guò)它們各自的饋入光纖24被耦接進(jìn)合成器25。合成器通過(guò)饋入光纖24和傳輸光纖26的熔接形成。通過(guò)選擇傳輸光纖26的折射率分布和饋入光纖24相對(duì)于該光纖的定向，在28處的輸出光束分布可被控制，如在本申請(qǐng)中之前的說(shuō)明。分布的示例示出在圖6，7和10中。
[0051]本發(fā)明的另一方面是模式分布的快速切換。通過(guò)分別定址/控制分量激光器23，能切換在28處的輸出光束分布。例如使用在圖4和5中說(shuō)明的合成器，所有激光器的激發(fā)產(chǎn)生對(duì)于焊接和厚區(qū)域切割理想的寬接近平頂?shù)姆植肌Ｔ诹硪环矫?，僅中心端口激光器的激發(fā)產(chǎn)生對(duì)于薄區(qū)域切割理想的窄光束分布。因此，在材料加工操作期間每個(gè)激光器可以獨(dú)立于另一激光器被打開(kāi)或者關(guān)閉，以改變或者定制光束分布。在這兩種分布之間切換的時(shí)間受到用于各個(gè)激光器23的控制設(shè)備的電子器件的響應(yīng)時(shí)間的限制。典型地，這可以是幾十微秒的數(shù)量級(jí)。該時(shí)間比之前已經(jīng)使用的用于控制光束分布的可替代的體光切換方法快很多。這種快速切換時(shí)間使得在加工中光束分布切換能夠最優(yōu)化材料加工。
[0052]N個(gè)激光器中的一個(gè)、兩個(gè)或者多個(gè)可以被打開(kāi)或者關(guān)閉，或者它們的輸出可以變化，以改變光束分布。
[0053]所示和說(shuō)明的實(shí)施例僅用于說(shuō)明，也可以使用其它實(shí)施例。有些實(shí)施例可具有中心芯和與輸出光纖的其余部分相比具有相對(duì)高的折射率的一個(gè)或者多個(gè)環(huán)形或者其它形狀的區(qū)域。對(duì)于不同的光束分布，可使用其它形狀。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光合成器，包括拼接成輸出光纖的輸入光纖束，所述輸出光纖包括具有折射率nO和等于或者大于所述輸入光纖束直徑的直徑的第一區(qū)域和在所述第一區(qū)域內(nèi)的一個(gè)或者多個(gè)第二區(qū)域，每個(gè)所述第二區(qū)域具有不同于nO的折射率，每個(gè)所述第二區(qū)域不與所有的所述輸入光纖疊置。2.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光合成器，其特征在于，所述第二區(qū)域包括中心芯。3.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光合成器，其特征在于，所述第二區(qū)域包括一個(gè)或者多個(gè)環(huán)形區(qū)域。4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光合成器，其特征在于，所述第二區(qū)域包括至少一個(gè)環(huán)形區(qū)域，所述輸入光纖束包括至少一個(gè)徑向外部輸入光纖組，并且，其中所述環(huán)形區(qū)域疊置所述徑向外部輸入光纖組。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光合成器，其特征在于，所述環(huán)形區(qū)域具有內(nèi)徑和外徑，并且所述內(nèi)徑等于或者大于所述輸入光纖中的一個(gè)的直徑，并且所述外徑等于或者小于所述輸入光纖中的一個(gè)的直徑的3倍。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光合成器，其特征在于，所述輸入光纖都具有基本相同的外徑。7.根據(jù)權(quán)利要求5或者6所述的光合成器，其特征在于，所述輸入光纖束包括內(nèi)部光纖和圍繞所述內(nèi)部光纖的多個(gè)光纖，所述環(huán)形第二區(qū)域不疊置所述內(nèi)部光纖。8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光合成器，其特征在于，所述輸出光纖包括中心芯和周圍覆層，并且所述輸入光纖束包括中心光纖和徑向地圍繞中心光纖的多個(gè)光纖，使得所述輸出光纖的所述中心芯具有等于或者小于所述中心輸入光纖的直徑的直徑。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光合成器，其特征在于，所述輸出光纖的所述中心芯定位成使得它的進(jìn)入面位于由所述內(nèi)部輸入光纖的輸出面限定的區(qū)域內(nèi)。10.根據(jù)權(quán)利要求8或者權(quán)利要求9所述的光合成器，其特征在于，所述輸出光纖的所述中心芯與所述內(nèi)部輸入光纖共軸。11.一種從多個(gè)激光器提供單一輸出的方法，包括:提供具有從多個(gè)激光器中的每個(gè)接收激光器輸出的多個(gè)輸入光纖的輸入光纖束，和使所述束在拼接點(diǎn)拼接成單一輸出光纖；所述輸出光纖包括具有折射率no和等于或者大于輸入光纖束直徑的直徑的第一區(qū)域，和還包括在所述第一區(qū)域內(nèi)部的一個(gè)或者多個(gè)第二區(qū)域，每個(gè)所述第二區(qū)域具有不同于nO的折射率，每個(gè)所述第二區(qū)域不疊置所有的輸入光纖。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法是從多個(gè)光纖激光器提供單一輸出的方法。13.根據(jù)權(quán)利要求11或者權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述的一個(gè)或者多個(gè)相對(duì)高的折射率區(qū)域是一個(gè)或者多個(gè)環(huán)形區(qū)域。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，設(shè)置環(huán)形高折射率區(qū)域，并且所述輸入光纖束包括中心光纖和多個(gè)徑向外部光纖，所述環(huán)形區(qū)域疊置所述徑向外部光纖。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，環(huán)形高折射率區(qū)域的直徑大于或者等于所述輸入光纖中的一個(gè)的直徑，并且小于或者等于所述輸入光纖中的一個(gè)的直徑的3倍。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述輸入光纖都具有相同的直徑。17.根據(jù)權(quán)利要求11至16中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，高折射率區(qū)域包括中心芯，所述中心芯的直徑等于或者小于中心輸入光纖的直徑。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述輸出光纖的中心芯定位成使它的進(jìn)入面疊置在由所述輸入光纖的所述內(nèi)部光纖的輸出面限定的區(qū)域內(nèi)部。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述中心芯與內(nèi)部輸入光纖共軸。20.根據(jù)權(quán)利要求11至19中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括:獨(dú)立地控制多個(gè)激光器中的每個(gè)的輸出，以選擇或者調(diào)節(jié)從所述輸出光纖輸出的光束的光束分布。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)激光器中的每個(gè)的輸出在操作期間被調(diào)節(jié)，以改變?cè)诓僮髌陂g的輸出光束分布。22.根據(jù)權(quán)利要求11至21中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法被用在材料加工操作中。23.—種基本如上文參照任何附圖所述的并且由任何附圖所示的光合成器。24.一種提供基本如上文所述的光合成器的方法。
【專利摘要】一種光合成器(25)，包括拼接成輸出光纖(26)的輸入光纖束(24)，輸出光纖具有覆層和在所述覆層內(nèi)部的至少一個(gè)高折射率部分，使得所述高折射率部分具有的直徑基本等于或者小于輸入光纖束在拼接點(diǎn)處的外徑。
【IPC分類】G02B6/28, H01S3/067, G02B6/255
【公開(kāi)號(hào)】CN104969104
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480006534
【發(fā)明人】S·基恩, S·莫爾, I·伯恩羅伊德
【申請(qǐng)人】Spi激光英國(guó)有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2014年1月27日
【公告號(hào)】EP2951625A1, WO2014118516A1