[发明专利]一种光纤激光准直系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种光纤激光准直系统。

背景技术

高功率光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、热控管理简单和结构紧凑灵活等优点，使其在工业、科研和军事等领域有着广泛的应用前景。光纤激光器在使用中，通常需要将光纤激光器输出激光束进行准直获得优良的平行光束，然后再聚焦使用。

专利“光纤激光器的准直器及光纤激光器”（公开号102135668A）公开了一种光纤激光器的准直器，其包括镜筒、固定于该镜筒前端的输出尾纤以及固定于该镜筒内的光学透镜，该输出尾纤的后端面位于该光学透镜的焦点处，所述光学透镜包括沿光路顺次设置的同光轴的双凹透镜和双凸透镜。本发明的准直器，其光学透镜主要是由正球差的双凹透镜和负球差的双凸透镜组成的双透镜组，该双透镜组可以消除系统像差，从而保证准直扩束后输出光束的光束质量基本不降低，维持了光纤激光器光束质量高的优势。

在现有的激光光纤准直器中，通常采用将准直透镜和光纤端面胶合的方法，将制作好的自聚焦透镜、非球面透镜、球面透镜或透镜组粘合在光纤端面上。为了提高准直器性能，人们进行了大量研究工作。例如中国专利“新型光纤准直器”（02112329.2）提出了一种加入连接件的准直器结构，通过将连接件分别与光纤和准直透镜粘合的方式，避免了粘合剂进入光路。但是其不能解决装调误差，检测与制作不同步的问题、同时连接件的引入造成了光纤和准直透镜间存在空气间隙，当光束通过时会产生回波反射而损失能量。现有准直器的问题在于：准直透镜和光纤存在装调误差，准直效果监测与准直器制作不同步。

总之，对于高功率光纤激光器的准直输出存在以下几个问题：第一，准直透镜存在一定的调节误差，包括轴向调节误差和纵向调节误差，轴向调节误差将导致准直离焦无法获得平行光束，纵向调节误差将导致发射光束偏离轴向；第二，高功率光纤激光器准直时，准直透镜在激光高功率密度下工作产生大量热，引起热透镜效应，在透镜的内部改变了准直透镜的折射率，在透镜的表面引起畸变，从而使准直透镜焦距发生改变，导致准直误差出现，影响准直效果；第三，高功率光纤激光在准直过程中，透镜球差等作用使激光的波面发生改变，影响准直效果。第四，增益光纤激光器的光束质量好，但是由于高功率下，光纤激光器会激发高阶模，致使光束质量变差。总之，准直效果的下降，最终导致输出激光的光束质量下降，影响光纤激光器的使用效能。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种光纤激光准直系统，可以实现对光纤激光器输出激光的高精度准直，大幅改善高功率光纤激光输出的质量。

（二）技术方案

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种光纤激光准直系统，其特征在于，包括光纤激光器、输出光纤、光纤输出端头、准直透镜、准直透镜位移驱动组件、波面校正组件、分光器件、聚光镜、传感元件以及闭环控制组件。

其中，所述光纤激光器发射激光，所述激光经所述输出光纤从所述光纤输出端头输出，输出的激光经所述准直透镜准直后发射到所述波面校正组件上，所述波面校正组件对所述准直后的激光进行校正，并将校正后的激光输出到所述分光器件上，所述分光器件将大部分激光反射输出，将少部分激光透射至所述聚光镜，所述聚光镜将透射的激光汇聚到所述传感元件上，所述传感元件进行光电转换后输出电信号至所述闭环控制组件，所述闭环控制组件根据所述电信号生成反馈信号，并利用反馈信号闭环控制所述波面校正组件和所述准直透镜位移驱动组件。

其中，利用反馈信号闭环控制所述波面校正组件具体包括：通过闭环控制组件得到反馈信号对激光的波面进行检测和校正。

其中，利用反馈信号闭环控制所述准直透镜位移驱动组件具体包括：通过闭环控制组件得到反馈信号对所述准直透镜的位置进行检测和校正。

其中，所述准直透镜位移驱动组件的控制闭环由准直透镜位移驱动组件、准直透镜、传感元件和闭环控制组件组成。

其中，所述波面校正组件的控制闭环由波面校正组件、分光器件、聚光镜、传感元件和闭环控制组件组成。

其中，所述准直透镜位移驱动组件的控制闭环和所述波面校正组件的控制闭环中的传感元件和闭环控制组件均是一个器件。

另外地，所述准直透镜位移驱动组件的控制闭环和所述波面校正组件的控制闭环中的传感元件是两个器件，闭环控制组件是两个组件。

（三）有益效果

本发明至少具有如下的有益效果：