多路激光光纤耦合装置.pdf

本发明公开了一种多路激光光纤耦合装置。它包括置于相平行的两路以上入射激光（1）光路上的其光轴与入射激光（1）平行的耦合镜（4），以及串接于耦合镜（4）输出端的光纤（5），耦合镜（4）的输入端串接有固定于电机转轴（7）上的棱镜组（3），电机转轴（7）与耦合镜（4）的输入光路同轴向，棱镜组（3）由两只以上的其长边垂直于电极机轴（7）且锐角为45度的平行四边形棱镜（2）组成，两路以上入射激光（1）的入射点分布于以电机转轴（7）为圆心、以平行四边形棱镜（2）长边的长度为半径的圆周上，发射两路以上入射激光（1）的各激光器的输入端与激光电源控制器（6）的输出端电连接。它可广泛地应用于需大功率光纤输出的领域。

权利要求书一种多路激光光纤耦合装置，包括置于相平行的两路以上入射激光（1）光路上的其光轴与入射激光（1）平行的耦合镜（4），以及串接于耦合镜（4）输出端的光纤（5），其特征在于：
所述耦合镜（4）的输入端串接有固定于电机转轴（7）上的棱镜组（3）；
所述电机转轴（7）与耦合镜（4）的输入光路同轴向；
所述棱镜组（3）由两只以上的平行四边形棱镜（2）组成，所述平行四边形棱镜（2）的长边垂直于电机转轴（7），且其锐角为45度；
所述两路以上入射激光（1）于棱镜组（3）上的入射点分布于以电机转轴（7）为圆心、以平行四边形棱镜（2）长边的长度为半径的圆周上；
所述发射两路以上入射激光（1）的各激光器的输入端与激光电源控制器（6）的输出端电连接。
根据权利要求1所述的多路激光光纤耦合装置，其特征是平行四边形棱镜（2）为白宝石平行四边形棱镜。
根据权利要求2所述的多路激光光纤耦合装置，其特征是激光电源控制器（6）的输出端与驱动电机转轴（7）的电机的输入端电连接。
根据权利要求3所述的多路激光光纤耦合装置，其特征是平行四边形棱镜（2）长边的长度为4cm。
根据权利要求4所述的多路激光光纤耦合装置，其特征是电机转轴（7）的转速为10r/s。
根据权利要求5所述的多路激光光纤耦合装置，其特征是入射激光（1）为四路，其每路入射激光（1）的脉宽为300～600us、重复频率为10次/s。

说明书多路激光光纤耦合装置
技术领域
本发明涉及一种光纤耦合装置，尤其是一种多路激光光纤耦合装置。
背景技术
目前，光纤输出的高功率脉冲激光已越来越广泛地用于工业的焊接和切割、医疗领域的激光碎石和手术切割等。基于单路激光器输出功率的限制，人们研发了多路激光耦合技术，如近期已在使用的两路激光光纤耦合输出装置。它是在两路相互平行传播的入射激光的光路上设置有其光轴与入射激光平行的耦合镜，以及串接于耦合镜输出端的光纤。这种激光光纤耦合输出装置虽可将两路激光进行有效地耦合输出，却仍存在着难以大幅度地提高光纤输出端激光功率的不足，从而制约了使用钬激光在碎石等领域的进一步的拓展应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种结构合理，耦合效率高的多路激光光纤耦合装置。
为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：多路激光光纤耦合装置包括置于相平行的两路以上入射激光光路上的其光轴与入射激光平行的耦合镜，以及串接于耦合镜输出端的光纤，特别是，
所述耦合镜的输入端串接有固定于电机转轴上的棱镜组；
所述电机转轴与耦合镜的输入光路同轴向；
所述棱镜组由两只以上的平行四边形棱镜组成，所述平行四边形棱镜的长边垂直于电机转轴，且其锐角为45度；
所述两路以上入射激光的入射点分布于以电机转轴为圆心、以平行四边形棱镜长边的长度为半径的圆周上；
所述发射两路以上入射激光的各激光器的输入端与激光电源控制器的输出端电连接。
作为多路激光光纤耦合装置的进一步改进，所述的平行四边形棱镜为白宝石平行四边形棱镜；所述的激光电源控制器的输出端与驱动电机转轴的电机的输入端电连接；所述的平行四边形棱镜长边的长度为4cm；所述的电机转轴的转速为10r/s；所述的入射激光为四路，其每路入射激光的脉宽为300～600us、重复频率为10次/s。
相对于现有技术的有益效果是，采用在置于相平行的两路以上入射激光光路上的其光轴与入射激光平行的耦合镜，以及串接于耦合镜输出端的光纤的基础上，再于耦合镜的输入端串接有固定于电机转轴上的棱镜组，其中，电机转轴与耦合镜的输入光路同轴向，棱镜组由两只以上的平行四边形棱镜组成，平行四边形棱镜的长边垂直于电机转轴，且其锐角为45度，并使两路以上入射激光的入射点分布于以电机转轴为圆心、以平行四边形棱镜长边的长度为半径的圆周上，同时将发射两路以上入射激光的各激光器的输入端与激光电源控制器的输出端电连接的技术方案，通过控制各激光器输出的脉冲时间，得以将两路以上的脉冲入射激光在单位时间内进行有序地脉冲排序并耦合进入光纤，即相当于在单位时间内提高了激光器的重复率，从而大大地提高了光纤输出的激光的总功率。
作为有益效果的进一步体现，一是平行四边形棱镜优选为白宝石平行四边形棱镜，既充分地利用了白宝石所具有的光波波段宽达4500nm的优势，又因白宝石的温度系数小，不需对其进行冷却的特点而确保了装置工作的稳定可靠。二是优选激光电源控制器的输出端与驱动电机转轴的电机的输入端电连接，更利于将两路以上的脉冲入射激光在单位时间内进行完全地有序排序。三是平行四边形棱镜长边的长度优选为4cm，除便于驱动电机的安装之外，也使其有着较小的体积。四是电机转轴的转速优选为10r/s，不仅适用，震动也小。五是入射激光优选为四路，其每路入射激光的脉宽优选为300～600us、重复频率优选为10次/s，这种优化了的选择，利于完全地实现单光纤耦合。
附图说明
下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。
图1是本发明的一种基本结构示意图。
图2是图1中的棱镜组由四只平行四边形棱镜组成时的一种入射激光方向示意视图。
图3是一种四路入射激光的脉冲时序示意图。
图4是本发明将图3所示四路脉冲入射激光耦合后输出的脉冲时序示意图。
具体实施方式
参见图1、图2、图3和图4，多路激光光纤耦合装置的构成如下：入射激光1的传播方向上依次置有固定于电机转轴7上的棱镜组3、耦合镜4和光纤5。其中：
入射激光1为相互平行的四路，每路入射激光1的脉宽为300～600us、重复频率为10次/s；
电机转轴7与耦合镜4的输入光路同轴向，其转速为10r/s；
棱镜组3由四只平行四边形棱镜2相互之间呈90度角设置组成，其中的每只平行四边形棱镜2的长边均垂直于电机转轴7，且其锐角为45度，每只平行四边形棱镜2均为白宝石平行四边形棱镜，其长边的长度均为4cm；
四路入射激光1的每路于棱镜组3上的入射点均分布于以电机转轴7为圆心、以平行四边形棱镜2长边的长度为半径的圆周上；
发射四路入射激光1的各激光器的输入端均与激光电源控制器6的输出端电连接，激光电源控制器6的输出端与驱动电机转轴7的电机的输入端电连接。
使用时，本发明在激光电源控制器6的控制之下，每路入射激光1按照图3所示的脉冲时序发射，由于四路入射激光1等间距的分布在以电机转轴7为圆心、以平行四边形棱镜2长边的长度为半径的圆周上面，则从光纤5中输出的激光脉冲时间间隔也相等，即于光纤5的输出端得到如图4所示密集脉冲时序的高功率激光输出。基于每路入射激光1的脉宽为300～600us、重复频率为10次/s，电机转轴7的转速为10r/s，则电机转轴7在600us的时间内转过0.0377弧度，此时因平行四边形棱镜2长边的长度为4cm，则其的平移距离为0.15cm，故完全实现了单光纤耦合。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的多路激光光纤耦合装置进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。