[发明专利]光纤和光纤传输的激光器中的背向反射保护与监控

说明书

一种系统，包括：光纤，所述光纤被设置为将从激光源接收到的激光束传播到所述光纤的输出；第一包层光剥离器，所述第一包层光剥离器光耦合到所述光纤，且被设置为提取光纤中前向传播的包层光的至少一部分；以及，第二包层光剥离器，所述第二包层光剥离器在所述第一包层光剥离器与光纤输出之间光耦合到所述光纤，且被设置为提取光纤中的背向传播的包层光的至少一部分。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年8月1日提交的美国临时申请No.62/032,043的优先权，其通过全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开内容涉及光纤和光纤传输激光器系统中的背向反射保护。

背景技术

高功率工业激光器系统通常产生输出功率在几百瓦到几千瓦范围中的光束。常常希望经由光纤将激光功率传输到处理头或被加工件。可以耦合到光纤中以便传输的激光器系统包括光纤激光器、盘形激光器、二极管或灯泵浦固态激光器(例如Nd:YAG)。在这些系统中，将希望的光功率引导到光纤芯部中，但一些功率也会出现在光纤包层中；这个包层光是不希望出现的，因为它可以导致对下游部件或光学器件的过度加热或损害，要不然它就会干扰被加工件处理。

在典型的光纤激光器系统中，通过以泵浦波长将泵浦光束传输到激活光纤的包层而在包括掺杂稀土元素的光纤芯部的激活光纤中产生信号光束，泵浦波长比信号光束波长短。在光纤激光器的输出，包层光可以由未吸收的泵浦光和透射出芯部的信号光组成。对于光纤激光器及其他激光器，如果激光束的发射将一些光耦合到包层中而不是芯部中，就会将包层光引入到光束传输光纤中。指向目标或被加工件的处理光束会受到反射或散射，变为背向耦合到光束传输光纤中。这个背向耦合的光可以耦合到激活光纤或光束传输光纤的芯部和包层中，并使得激光器系统不稳定、受损或干扰激光器系统。

因此，需要可以去除并监控前向传播和背向传播的包层光以及背向传播的芯部光的系统，尤其是用以免受高功率背向反射的系统。

发明内容

根据一个方面，提供了一种系统，包括：光纤，被设置为将从激光源接收到的激光束传播到光纤的输出；第一包层光剥离器，光耦合到光纤，且被设置为提取光纤中前向传播的包层光的至少一部分；以及，第二包层光剥离器，在第一包层光剥离器与光纤输出之间光耦合到光纤，设且被置为提取光纤中的背向传播的包层光的至少一部分。

根据另一个方面，提供了一种方法，包括：将来自激光源的材料处理激光束从光束传输光纤的输出端向目标引导；接收从目标返回的材料处理激光束的返回部分；将所述返回部分耦合到光束传输光纤中；在光耦合到光束传输光纤的第一包层光剥离器中提取与材料处理激光束相关联的包层光；以及，在光学地设置在第一包层光剥离器与光束传输光纤的输出端之间的第二包层光剥离器中提取与材料处理激光束的返回部分相关联的包层光。

根据另一个方面，提供了一种方法，包括：检测与以包层光剥离器从光束传输光纤提取的背向传播的包层光相关联的特性，所述光束传输光纤传输激光源所产生的激光束；检测与光束传输光纤中的背向传播的光纤芯部光相关联的特性；以及，响应于一个或多个检测到的背向传播的包层光的特性和背向传播的光纤芯部光特性来调整一个或多个激光器系统特性。

根据另一个方面，提供了一种系统，包括：第一包层光剥离器，所述第一包层光剥离器被布置在激光源与相关于目标设置的光束传输光纤输出之间，所述第一包层光剥离器被设置为接收材料处理光束，并从所述光束传输光纤提取与所述材料处理光束相关联的前向传播的包层光；以及，第二包层光剥离器，所述第二包层光剥离器被布置在所述第一包层光剥离器与所述光束传输光纤输出之间，并且被设置为从所述第一包层光剥离器接收材料处理光束以及接收与所述目标相关联的背向传播的包层光，所述第二包层光剥离器被设置为从所述光束传输光纤提取背向传播的包层光。