[发明专利]用于改变激光束轮廓的光纤结构和方法

权利要求书

1.一种激光系统，包括：

用于发射输入激光束的光束源；

阶梯包层光纤，其具有输入端和与所述输入端相对的输出端，所述阶梯包层光纤包括(i)具有第一折射率的中央纤芯，(ii)包围所述中央纤芯的具有第二折射率的第一包层，(iii)包围所述第一包层的具有第三折射率的环形纤芯，以及(iv)包围所述环形纤芯的具有第四折射率的第二包层，其中(i)所述第一折射率大于所述第四折射率，(ii)所述第三折射率大于所述第四折射率，以及(iii)所述第二折射率小于所述第一折射率且大于所述第四折射率；

内耦合机构，用于接收所述输入激光束并将所述输入激光束朝向所述阶梯包层光纤的输入端引导，由此所述输入激光束内耦合到所述阶梯包层光纤中并从所述阶梯包层光纤的输出端发射作为输出光束；以及

控制器，用于控制所述内耦合机构，以将所述输入激光束引导到所述阶梯包层光纤的输入端上的一个或多个内耦合位置，由此所述输出光束的光束参数乘积或数值孔径中的至少一个至少部分地由所述一个或多个内耦合位置确定，

其中，所述第一包层的厚度在40μm至100μm的范围内，

其中，所述环形纤芯的厚度是60μm至150μm，并且所述环形纤芯的直径在300μm至400μm的范围内。

2.根据权利要求1所述的激光系统，其中所述内耦合机构包括用于将所述输入激光束聚焦到所述阶梯包层光纤的输入端的光学元件，所述光学元件能够响应于所述控制器而沿着以下中的至少之一移动：(i)平行于所述输入激光束的传播方向的轴或(ii)垂直于所述输入激光束的传播方向的一个或多个轴。

3.根据权利要求2所述的激光系统，其中所述内耦合机构包括反射器，用于接收所述输入激光束并将所述输入激光束反射到所述阶梯包层光纤。

4.根据权利要求2所述的激光系统，其中所述光学元件包括一个或多个透镜、一个或多个反射镜、和/或一个或多个棱镜。

5.根据权利要求1所述的激光系统，其中所述内耦合机构包括反射器，用于接收所述输入激光束并将所述输入激光束反射到所述阶梯包层光纤，所述反射器能够响应于所述控制器而旋转。

6.根据权利要求5所述的激光系统，其中，所述内耦合机构包括光学元件，用于接收来自所述反射器的输入激光束并将所述输入激光束聚焦到所述阶梯包层光纤。

7.根据权利要求6所述的激光系统，其中所述光学元件能够响应于所述控制器而沿着以下中的至少之一移动：(i)平行于所述输入激光束的传播方向的轴或(ii)垂直于所述输入激光束的传播方向的一个或多个轴。

8.根据权利要求6所述的激光系统，其中所述光学元件包括一个或多个透镜、一个或多个反射镜、和/或一个或多个棱镜。

9.根据权利要求1所述的激光系统，其中：

所述光束源响应于所述控制器；以及

所述控制器被配置成在所述输入激光束在不同的内耦合位置之间被引导时将所述输入激光束引导到多个不同的内耦合位置而不调节所述输入激光束的输出功率。

10.根据权利要求1所述的激光系统，其中，所述控制器被配置为将所述输入激光束引导到至少部分地与所述第一包层重叠的至少一个内耦合位置，由此内耦合到所述第一包层中的光束能量形成所述输出光束的至少一部分。

11.根据权利要求1所述的激光系统，其中所述第二折射率小于所述第三折射率。

12.根据权利要求1所述的激光系统，其中所述第二折射率约等于所述第三折射率。

13.根据权利要求1所述的激光系统，其中所述第三折射率小于所述第一折射率。

14.根据权利要求1所述的激光系统，其中所述第三折射率大于所述第一折射率。