[发明专利]使用具有优化光束尺寸的二极管的光纤耦合二极管激光器中的功率和亮度缩放

权利要求书

1.一种设备，包括：

激光二极管的组，其相对于堆叠轴具有预定间距，每个激光二极管具有限定快轴和慢轴的发射区域，所述发射区域产生具有至少48度的快轴全宽度光束发散度的发射光束，其中，所述激光二极管中的每个激光二极管的快轴相互平行并平行于所述堆叠轴，并且所述激光二极管中的每个激光二极管的慢轴相互平行并正交于所述堆叠轴；

快轴准直器(FAC)，其与所述激光二极管中的每个激光二极管相关联，所述快轴准直器中的每个快轴准直器具有公共焦距，其中，所述激光二极管中的每个激光二极管的发射区域耦合到相应的快轴准直器，以便产生沿所述快轴准直的相应的光束；

无焦望远镜，其被定位成接收来自所述快轴准直器的快轴准直光束，并基于所述预定间距和与所述无焦望远镜相关联的放大率M产生快轴光束间距；

物镜，其被定位成接收来自所述无焦望远镜的快轴准直光束；以及

光纤，其具有被定位成接收来自所述物镜的快轴准直光束的芯。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述FAC和所述物镜分别具有焦距f_FAC和f_O，所述激光二极管的所述发射区域在所述光纤处的放大率是f_O/Mf_FAC，并且快轴准直光束的快轴数值孔径为NA_FA＝(d_stair×m×M)/(2×f_O)，其中，m为所述组中激光二极管的数量，且d_stair为所述预定间距。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，M小于1.0。

4.根据权利要求2所述的设备，其中，f_FAC在200μm和400μm之间，f_O在5mm和12mm之间，并且M小于0.9。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述激光二极管的组中的每个二极管在800nm至1000nm的波长范围中发射，并且所述激光二极管的组包括：1)两个七个激光二极管的组，将至少160W的总光学功率耦合到所述光纤中，2)两个九个激光二极管的组，将数值孔径小于0.15的光束中的至少200W的总光学功率耦合到所述光纤中，其中，所述光纤具有105μm的芯直径，3)两个15个激光二极管的组，将数值孔径小于0.18的光束中的至少360W的总光学功率耦合到所述光纤中，其中，所述光纤具有105μm的芯直径，或4)两个24个激光二极管的组，将数值孔径小于0.18的光束中的至少800W耦合到所述光纤中，其中，所述光纤具有200μm的芯直径。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述光纤具有105μm或200μm的芯直径。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述预定间距在200μm和1000μm之间。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述激光二极管沿慢轴方向分布成具有固定的慢轴间距。

9.根据权利要求8所述的设备，还包括与所述激光二极管的组中的所述激光二极管中的每个激光二极管对应的一组反射器，每个反射器被定位成接收来自相应的FAC的光束，并且将所述光束引导至所述物镜，以便所引导的光束在所述物镜处的传播轴平行。

10.根据权利要求9所述的设备，还包括一组慢轴准直器(SAC)，所述一组慢轴准直器被定位成接收来自所述FAC的相应的光束，并且将FA和SA准直的所述光束引导至相应的反射器。