[发明专利]高功率空间滤光器

权利要求书

1.一种光学系统，包括：

聚焦部件，构造为对入射在其上的光束聚焦，从而被聚焦的光束包括多条光线，所述多条光线以包括小数值孔径光线的一个角度范围和以包括高数值孔径光线的另一角度范围朝向一轴线会聚，所述小数值孔径光线最多等于目标数值孔径，所述高数值孔径光线至少等于所述目标数值孔径；

套管，具有限定内部中心通道的内表面；

光纤，其与所述中心通道同轴地延伸并且被设置在所述中心通道中，其中所述光纤的上游端向内与所述套管的上游端隔开一预定距离“D”从而在所述套管的末端形成一空隙，其中实质上只有小数值孔径光线进入到所述末端并且被耦合到所述光纤的芯部。

2.如权利要求1所述的光学系统，其中，所述套管的上游端的末端表面被涂覆有一层反射材料。

3.如权利要求2所述的光学系统，其中，所述反射材料包括电介质材料或金属材料或陶瓷材料或它们的组合。

4.如权利要求1所述的光学系统，其中，相应的套管的上游端和光纤的上游端彼此间隔开距离D，该距离D根据如下的关系式而确定：

D＝t/tan(arcsin NA)，

其中NA是目标数值孔径，t是光纤包层的厚度。

5.如权利要求4所述的光学系统，其中，间隔确定距离D的所述光纤的上游端位于被聚焦的光束的瑞利区域。

6.如权利要求1所述的光学系统，还包括光源，该光源包括构造有多个发光器的高功率激光二极管模块，所述多个发光器输出各自的入射在聚焦部件上的平行的输出光束，所述聚焦部件是聚焦透镜。

7.一种将光束耦合到多模光纤的方法，包括如下的步骤：

通过聚焦透镜把所述光束向所述聚焦透镜的轴线会聚，由此提供具有最多等于目标数值孔径的较小数值孔径的多条光线以及具有最少等于目标数值孔径的较大数值孔径的多条光线；

将所述多模光纤插入到套管中并将所述套管和透镜相对于彼此移开一预定距离“D”以在所述套管的末端形成一空隙，

由此实质上只将具有相应的小数值孔径的光线耦合到所述光纤的芯部，同时从所述套管的末端表面上反射具有相应的较大数值孔径的光线，从而最小化外围芯部高阶模式和包层高阶模式的激发。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述聚焦透镜和所述光纤是对准的。

9.如权利要求7所述的方法，其中，所述套管的末端表面被涂覆有一层高反射材料。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述高反射材料是电介质材料或金属材料或陶瓷材料。

11.如权利要求7所述的方法，其中，所述预定距离D被确定为：D＝t/tan(arcsin NA)，其中NA是期望的数值孔径，t是所述光纤包层的厚度。

12.如权利要求7所述的方法，其中，所述末端表面位于垂直于所述轴线延伸的平面内。

13.如权利要求7所述的方法，其中，所述末端表面具有从所述多模光纤扩展开的截头圆锥形状，从而将入射到其上的高数值孔径光线反射远离所述多模光纤。

14.一种高功率激光二极管泵浦模块，其包括：

多个发光器，其输出各自的沿一光路的平行的多个光束；

聚焦透镜，在其上入射有所述平行光束并且操作用于以小于参考值且对应于较低数值孔径光线的一角度范围和以大于所述参考值且对应于较高数值孔径光线的另一角度范围会聚平行光束；

通道结构，其限定与所述聚焦透镜对准的有界内部中心通道；以及

多模光纤，其被安装在所述通道结构内部，其中所述多模光纤的上游端与所述通道结构的上游端间隔开并且在所述通道结构的上游端的下游，同时较高数值孔径光线被所述通道结构的上游端的末端表面反射，同时较小数值孔径射线被耦合到所述光纤的芯部中以激发少数量的模式。

15.如权利要求14所述的模块，其中，所述末端表面被涂覆有一层高反射材料。

16.如权利要求15所述的模块，其中，所述高反射材料是电介质材料或金属材料或陶瓷材料或它们的组合。