CN105191023A - 激光器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光器组件，其包括作为光纤激光器构成的用于产生经转换的激光输出辐射的转换器以及提供用于转换器的泵浦辐射的泵浦源，所述泵浦源包括多个产生泵浦辐射的激光二极管，所述激光二极管分别由激光条上的发射体形成，其中，所述泵浦源具有用于将由发射体提供的激光射线成形为泵浦辐射的光束成形光学器件。

Description

激光器组件
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的激光器组件。
背景技术
原则上已知激光器组件，其中掺杂有至少一种稀土的、即掺杂有激光激活材料的激活光纤分别用泵浦辐射激励，从而在该掺杂的激活光纤中在光纤端部上设置的并且作为谐振腔镜作用的两个光学元件之间驱使激光辐射，其中在一个光纤端部上进行辐射发射。在这里也已知，用紧密掺杂的、由光导材料(即玻璃或石英玻璃)制成的护套包围激活光纤，所述护套于是形成泵浦护套，所述泵浦护套被泵浦辐射加载并且通过所述泵浦护套在激活光纤中或在由激活光纤和泵浦护套形成的转换器光纤的掺杂的芯子中激发辐射。此外已知将光纤端部、即将转换器光纤的接口或耦入部用液体冷却介质冷却(US4732450)亦或将转换器光纤用沿该光纤流动的冷却介质冷却(RU2031420)。
最后已知二极管激光器组件(DE102011016253)，其大体上包括发出激光的源以及具有板格层的光束成形光学器件，所述发出激光的源呈至少一个激光二极管堆叠的形式，所述激光二极管堆叠包括多个分别设置在冷却器上的激光条，所述激光条分别具有多个发出激光的并且沿慢轴相继的发射体。
发明内容
本发明的任务是给出一种激光器组件，所述激光器组件提供高质量的激光辐射。为了解决该任务，对应于权利要求1构成激光器组件。
按照本发明的激光器组件对于经转换的激光辐射的从数千瓦直至大于十千瓦功率的功率范围是可实现的。此外按照本发明的激光器组件可用于不同领域，即例如在医学中，但也在工件处理和/或加工中，例如用于高质量地切割工件和/或板材，用于加热工件、例如用于硬化等。作为泵浦源起作用的二极管激光器组件例如这样实施，即，泵浦激光辐射的波长处于900nm和1050nm之间的范围中，其中这时从二极管激光器或其转换器放出的经转换的激光辐射的波长较高，例如处于1050nm和1100nm之间的范围中。
在一种优选实施形式中，转换器光纤的泵浦护套被例如由防潮和/或防水塑料制成的至少另一个护套包围，其中该护套则在一种特别有利的实施形式中被由耐腐蚀的金属材料制成的另一个外部护套包封。通过包围泵浦护套的另一个护套主要实现：泵浦辐射通过全反射保留在泵浦护套内并且因此泵浦辐射强烈作用到内部激活光纤上。
优选地，转换器光纤此外安放在管状和/或软管状的包封部中，所述包封部被冷却介质、优选液体冷却介质穿流。用于激光辐射耦入或耦出转换器光纤的耦入部和退耦部或对应的由可透光材料、优选玻璃或石英玻璃制造的接口或端盖在此优选同样分别至少以一个部分区域延伸到冷却壳体内部并且因此同样被冷却介质冷却。
激光条的“激活层”在此是这样的层，即，激光条的发射体设置在该层中并且该层的平面垂直于快轴取向，发射体的激光射线沿所述快轴具有较大的发散。
表述“基本上”或“大约”在本发明的意义中表示与各精确值存在+/-10％、优选+/-5％的偏差和/或表示呈对于功能不重要的变化的形式的偏差。
本发明的进一步构成、优点和应用可能性也由对实施例的后续说明和附图得出。在此所有说明的和/或图解描述的特征本身或以任意的组合原则上是本发明的主题，而不依赖于其在权利要求中的综合或回引。权利要求的内容也成为说明书的组成部分。
附图说明
接着借助附图以实施例进一步解释本发明。示出：
图1按照本发明的包括有源冷却的转换器光纤的激光器组件的简化图；
图2、3图1的激光器组件的由二极管激光器组件形成的泵浦源的示意图；
图4两个激光条的激光辐射在成形之前、在扇形展开之后和在汇聚之后的构成的简化图；
图5、6转换器光纤在不同实施形式中的横截面；
图7图1的激光器组件的经冷却的转换器光纤的放大示意图和剖面；
图8对应于图6的线I–I的剖面；
图9按照本发明的激光器组件的如图1的示图，其包括泵浦源和转换器并且包括处理和工作头以及呈光导线缆形式的柔性光导体，所述光导线缆用于将经转换的激光辐射传输到处理或工作头上；
图10在另一种实施形式中类似图9的示图，其中光导体由转换器光纤形成；
图11按照本发明的激光器组件的局部视图。
具体实施方式
为了简化理解，在图2和3中分别以X、Y和Z表示三个彼此垂直取向的空间轴。
在图1-9中大体以1表示的按照本发明的激光器组件基本上包括呈光纤激光器形式的转换器2、作为用于转换器2的泵浦源起作用的二极管激光器组件3和用于从转换器2中耦出的经转换的激光辐射的调焦光学器件。上面提到的构件在示出的实施形式中具有接着所述的构造：
二极管激光器组件3
二极管激光器组件3在示出的实施形式中包括两个平行的并且沿Y轴方向相互错开的激光二极管堆叠5，所述激光二极管堆叠分别具有多个沿Z轴方向堆叠状相叠地设置的激光条6，所述激光条分别设置在冷却体上并且具有多个发出激光的发射体。各发射体沿其慢轴(Y轴)方向并且借此垂直于堆叠轴线或Z轴在相应的激光条6上相继地设置并且沿X轴方向发出激光，所述X轴垂直于发射体的慢轴和快轴取向并且在示出的实施形式中是二极管激光器组件3的光轴。此外这样进行设置，即，一个堆叠5的每个激光条6与另一个堆叠5的激光条6处于同一水平上。
在由激光条6发出的呈由单射线7组成的射线束形式的激光辐射的光路中设置有在图2和3中未示出的快轴准直仪，所述快轴准直仪例如由以其轴线处于Y轴中的柱面透镜形成并且引起激光射线或单射线7沿快轴、即垂直于激光条6的激活层的Z轴准直，在Z轴(快轴)中，每个激光条6的发射体的辐射具有最大的发散。在快轴准直仪之后，激光辐射基本上作为窄带射线束由单射线7组成，如其在图4中在位置a)中示出的。在光路中在快轴准直仪之后设置光学设备8，所述光学设备作为板格层构成并且用于进一步成形激光射线束，并且更确切地说是以如下方式成形，即，激光射线束首先分离或扇形展开成在平行于XY平面的不同平面中的射线7.1，其中射线7.1从平面至平面地也沿Y轴相互错开，如其在图4中在位置b)中示出的。在另一个同样作为板格层构成的光学设备9中，也是多个激光条6的单射线7.1这时以在图4中在位置c)中示出的方式沿对角彼此叠加，从而产生射线束7.2。在图4中再次给出堆叠5的两个激光条6的激光射线7、7.1和7.2。为了较好的区别，一个激光条6的激光射线加阴影线并且另一个激光条6的激光射线不加阴影线。
详细地，光学组件8包括两个平行的板格层8.1，所述板格层在示出的实施形式中原则上相同地构成并且分别包括多个薄板10。所述板由光导材料、例如玻璃(光学玻璃)或石英玻璃制造并且具有例如方形坯料。每个以其表面侧在XZ平面中设置的板具有两个彼此对置的板窄边，用于激光射线的射入和射出。这些端侧相对于光轴或X轴从板至板不同地倾斜，从而产生格层状结构并且单射线7沿Z轴方向扇形展开成单射线7.1。
光学设备9同样包括多个堆叠状彼此连接的由光导材料或玻璃或石英玻璃制成的板11。所述板11以其表面侧设置在XY平面中并且再次在激光射线的光路中分别具有两个平行的平坦端侧，用于激光射线的射入和射出。这些端侧相对于光轴(X轴)从板至板不同地倾斜，从而产生格层状结构并且单射线7.1相对于射线束7.2相叠移动，如其在图4中在位置c)中示出的。
在光学设备9之后设置有慢轴准直仪12，所述慢轴准直仪矫正激光射线沿慢轴(Y轴)具有的发散并且在示出的实施形式中由柱面透镜形成，所述柱面透镜仅围绕平行于Y轴的轴线弯曲。
未示出的快轴准直仪、光学设备8和9以及慢轴准直仪12在示出的实施形式中形成二极管激光器组件3的光束成形光学器件13。
转换器2
作为光纤激光器构成的转换器2主要具有转换器光纤14，所述转换器光纤在示出的实施形式中是多层的，即包括由光导材料、优选玻璃或石英玻璃制成的内部激活光纤15(激活芯子)。所述光纤15至少掺杂有一种激光激活介质或材料、例如铒和/或镱和/或钕，并且被由光导材料、优选玻璃或石英玻璃制成的护套16包围，所述护套形成转换器光纤14的泵浦护套(Pumpclad)并且由未掺杂的光导材料、优选玻璃或石英玻璃制成。护套16被由适合的塑料、例如防水塑料制成的另一个护套17包围。例如由抗腐蚀金属材料制成的外部护套18作为转换器光纤14的外部封闭部起作用。
在图5和6中示出转换器光纤14的该构造。如从这些图中也可得出的，作为泵浦护套起作用的护套16具有非圆形的横截面，以便由此优化由泵浦源或二极管激光器3提供的激光或泵浦辐射耦入到内部激活光纤15中的耦入。在图5中，护套16具有包括明显角部的八边形横截面并且在图6中具有包括倒圆角部的八边形横截面。内部光纤15例如具有在10μm和20μm之间的范围中的直径并且护套16具有大约400μm至200μm的直径。转换器光纤14的其他为此合适的横截面也是可能的，例如激活光纤15偏心地设置在护套16中，该护套这时也在该情况中优选具有非圆形的横截面。
转换器光纤14在其两个端部上分别设有光学接口，所述接口能够使激光辐射射入转换器光纤14中或从该转换器光纤中射出并且呈由光导材料、优选玻璃或石英玻璃制成的端盖19和20的形式。此外转换器光纤14安放在包封部21的内部空间21.3中，所述包封部在该光纤的整个长度上延伸并且可被冷却介质、例如液体冷却介质或冷却水穿流，在所述包封部的端部上还设置端盖19和20，所述端盖为了包封部的冷却而分别以部分长度伸入包封部21或其内部空间21.3中。在示出的实施形式中，包封部21管状或软管状地构成，并且更确切地说是包括在主要被来自二极管激光器3的激光辐射加载的端盖19的区域中的冷却介质入口21.1和在主要也用于导出利用转换器2转换的激光辐射的端盖20的区域中的冷却介质排出口21.2。两个端盖19和20利用用于泵浦辐射和经转换的激光辐射的防反射层调质处理并且例如借助拼接也与激活光纤15连接。此外端盖19和20例如具有10mm至40mm的长度并且具有在大约5mm和20mm之间的范围中的直径。
转换器2此外具有两个谐振腔镜22和23，其中的谐振腔镜22主要处于由二极管激光器组件3提供的激光辐射的光路中并且使该辐射调焦到端盖19或转换器光纤14上并且为此在其背离端盖19的一侧上凸透镜状地弯曲。谐振腔镜22在其朝向端盖19的一侧上为了其谐振腔镜功能而凹镜状凸面弯曲。此外谐振腔镜22这样构成，使得其在其背离端盖19的耦入侧上没有或基本上没有反射特性，即对于泵浦辐射作为防反射镜构成，并且在其朝向端盖19的一侧上具有高反射，即对于从转换器光纤14中射出的辐射作为高反射镜构成。谐振腔镜22和23优选可调整地实施。
另一个谐振腔镜23在光路中在端盖20之后设置。谐振腔镜23再次在其背离端盖20的一侧上为了产生平行的或基本上平行的输出激光辐射而凸面或凸透镜状地弯曲并且在其朝向端盖20的一侧上凹镜状地凹形弯曲。此外谐振腔镜23这样实施，即，其在其凹面侧上对于泵浦辐射作为高反射镜作用并且对于转换器的经转换的输出辐射作为防反射镜作用，即没有反射或基本上没有反射地能够使经转换的输出辐射或激光辐射透过。
图7和8再次在放大图中示出转换器光纤14，其包括包封部21和由所述包封部形成的、在整个周边上包围转换器光纤14的环形冷却通道21.3。为了保证转换器光纤14在其整个长度上总是与包封部21的内面间隔开并且因此冷却通道21.3在转换器光纤14的整个长度上优化地构成，转换器光纤14多重通过各一个支承元件24保持。所述支承元件基本上包括壳体25，所述壳体形成向外封闭的壳体内部空间26，在所述壳体内部空间中，被引导穿过壳体内部空间26的转换器光纤14保持在上、下光纤保持部27之间。在壳体25的彼此对置的两侧上分别设置凸缘状接口28，转换器光纤14引导通过该凸缘状接口并且所述凸缘状接口用于连接作为包封部21的一部分的软管段或管段29。包封部因此在示出的实施形式中包括保持元件24和软管段或管段29。
如图9示出的，在激光器组件1中，经转换的并且利用调焦光学器件4调焦的激光辐射耦入到光导线缆30中并且通过该线缆传输到处理或工作头31上，在所述处理或工作头中，激光辐射通过光束成形光学器件32转变成调焦到处理点或焦点的输出和/或处理光束33。所述光束成形光学器件32例如包括准直透镜32.1和在光路中在准直透镜之后的调焦透镜32.2。处理头31例如在处理期间或为了处理而在空间中例如利用机械手运动和/或调节，并且更确切地说是例如沿三个彼此垂直取向的空间轴运动和/或调节，而在处理中，由二极管激光器组件3形成的泵浦源以及还有转换器或光纤激光器2和调焦光学器件4是位置固定的，即形成在处理中位置固定的单元34。但处理头31在处理中也可以位置固定地设置。
图10示出激光器组件1a的另一种实施形式，其与激光器组件1的区别在于，在包封部21中接纳的转换器光纤14延伸至处理头31a，所述处理头例如再次在处理中或为了处理而在空间中可运动和/或可调节。亦即在包封部21中接纳的转换器光纤14在该实施形式中形成激光器组件1a的在处理中位置固定的单元34和处理头31a之间的连接部或光导体。此外转换器光纤和包封部21形成柔性的转换器光纤冷却软管组合35。在位置固定的单元34中在该实施形式中设置有由二极管激光器组件3形成的泵浦源、光学元件22以及转换器光纤冷却软管组合35的具有端盖19的端部。在处理头31a中设置有光学元件23以及转换器光纤冷却软管组合35的具有端盖20的端部。光学元件23是处理头31a的光束成形光学器件32a的一部分，所述光束成形光学器件在示出的实施形式中附加于光学元件23并且在光路中在该光学元件之后具有对应于调焦透镜32.2的调焦透镜32a.2，并且更确切地说是用于成形被调焦的输出和/或处理光束33。处理头31a可以在处理中也位置固定地设置。
图11示出激光器组件1b的另一种实施形式，其与激光器组件1的区别在于，经转换的激光辐射不在谐振腔镜23上、而是在泵浦源或二极管激光器组件3和谐振腔镜22之间、即在该谐振腔镜上耦出到光导线缆30中，并且更确切地说是通过二向色镜36耦出到光导线缆中，所述二向色镜相对于二极管激光器组件3的泵浦辐射的轴线方向、即相对于X轴倾斜并且其表面侧与YZ平面形成小于90°的角度、例如45°或基本上45°的角度。镜36将二极管激光器组件3的激光辐射与转换器光纤14的经转换的激光辐射分离。镜36的可能的特性组合在这里是：
-镜30对于泵浦辐射是可通过的，但对于经转换的光束是高反射的，亦或
-镜30对于泵浦辐射是高反射的，但对于经转换的辐射是可通过的。
与各个构成方式无关，由二极管激光器组件3提供的激光辐射的波长例如处于900nm和1500nm之间的范围中。经转换的激光辐射的波长高于泵浦辐射的波长、例如在1500nm至1100nm。由二极管激光器组件3提供的泵浦辐射例如处于数千瓦至大于十千瓦功率的功率范围中。也是出于这个原因，转换器光纤14的优化冷却是必需的，以用于导出损耗功率，所述损耗功率主要在泵浦辐射耦入到内部光纤15中时产生。
为了提高泵功率并且借此也提高输出功率和/或功率密度而适宜的是，这样运行二极管激光器组件3，使得泵浦辐射具有选自泵浦辐射的波长范围、例如900nm和1060nm之间的波长范围的多个波长的波长倍增。
先前利用实施例对本发明进行说明。当然，大量的改变以及变型是可能的，而不会由此背离本发明基于的发明构思。
附图标记列表
1、1a、1b激光器组件
2转换器
3二极管激光器组件(泵浦源)
4调焦光学器件
5堆叠
6激光条
7、7.1、7.2单射线
8、9光学元件
8.1板格层
10、11板
12慢轴准直仪
13光束成形光学器件
14转换器光纤
15内部激活光纤或激活芯子
16-18护套
19、20端盖
21包封部
21.1、21.2接口
21.3冷却通道
22、23谐振腔镜
24保持装置
25壳体
26壳体内部空间
27光纤保持部
28接口
29管段或软管段
30光导线缆
31、31a处理头
32、32a光束成形光学器件
32.1准直透镜
32.2、32a.2调焦透镜
33经调焦的输出和/或处理光束
34位置固定的部分
35转换器光纤冷却软管组合
36镜
X、Y、Z空间轴

Claims (14)

1.一种激光器组件，其包括作为光纤激光器构成的用于产生经转换的激光输出辐射的转换器(2)以及提供用于转换器(2)的泵浦辐射的泵浦源，所述泵浦源包括多个产生所述泵浦辐射的激光二极管，其中，所述泵浦源具有用于将由发射体提供的激光射线(7)成形为所述泵浦辐射的光束成形光学器件(13)；转换器(2)的经转换的输出辐射通过柔性的光导体(30、35)输送给提供输出或处理辐射的工作和/或处理头(31、31a)，
其特征在于，
所述柔性的光导体是转换器(2)的转换器光纤(14)，其中，转换器光纤(14)被接纳在管状或软管状的、能够被冷却介质穿流的包封部(21)的内部空间(21.3)中。
2.按照权利要求1所述的激光器组件，其特征在于，
所述泵浦源的激光二极管分别由在至少两个激光条(6)上的发射体形成，
所述至少两个激光条(6)的发射体沿与发射体的慢轴对应的第一轴线(Y轴)的方向相继设置并且以其激活层分别设置在一平面(XY平面)中，该平面包括第一轴线(Y轴)以及与第一轴线垂直的第二轴线(X轴)，所述至少两个激光条沿与快轴对应的第三轴线(Z轴)相叠地设置成至少一个二极管激光器堆叠(5)，所述第三轴线垂直于第一轴线和第二轴线取向，并且
所述光束成形光学器件(13)在光路中在二极管激光器堆叠(5)之后具有第一光学设备以及接着该第一光学设备的第二光学设备(9)，所述第一光学设备用于沿第三轴线扇形展开由每个激光条(6)的发射体提供的激光射线(7)，利用所述第二光学设备，全部激光条(6)的扇形展开的激光射线(7.1)通过沿第一轴线(Y轴)的方向彼此叠加而汇聚成激光射线束(7.2)。
3.按照权利要求1和2所述的激光器组件，其特征在于，包封部(21)由柔性软管形成。
4.按照上述权利要求之一所述的激光器组件，其特征在于，在工作和/或处理头(31、31a)中设置有光束成形光学器件(32、32a)，优选设置有包括作为准直仪透镜作用的用于构成平行或基本上平行的光束的光学元件(32.1、23)和在光路中在该光学元件之后的作为调焦透镜作用的用于成形经调焦的输出和/或加工光束(33)的第二光学元件(32.2、32a.2)的光束成形光学器件。
5.按照上述权利要求之一所述的激光器组件，其特征在于，第一和第二光学设备(8、9)分别由包括多个在其表面侧彼此连接的板(10、11)的至少一个板格层(8.1、9)形成；第一光学设备(8)的板(10)以其表面侧垂直于第一轴线(Y轴)取向并且第二光学设备(9)的板(11)以其表面侧垂直于第三轴线(Z轴)取向。
6.按照上述权利要求之一所述的激光器组件，其特征在于，设置有至少两个平行的并且沿第一轴线(Y轴)的方向彼此错开的二极管激光器堆叠(5)；其中一个二极管激光器堆叠的激光条(6)以其激活层平行于另一个堆叠的激光条(6)的激活层取向。
7.按照上述权利要求之一所述的激光器组件，其特征在于，转换器(2)具有被冷却介质环流的转换器光纤(14)，所述转换器光纤至少包括掺杂有激光激活的添加剂的由光导材料、优选玻璃或石英玻璃制成的内部光纤(15)以及包围该内部光纤(15)的未掺杂的由光导材料、优选玻璃或石英玻璃制成的泵浦护套(16)；并且在转换器光纤(14)的两端分别设置由光导材料、优选玻璃或石英玻璃制成的用于将泵浦辐射和经转换的辐射耦入和/或耦出的接口(19、20)。
8.按照上述权利要求之一所述的激光器组件，其特征在于，在转换器光纤(14)的各端部上或与这些端部对置地分别设置作为谐振腔镜作用的光学元件(22、23)；并且其中一个在光路中设置在泵浦源(3)和转换器光纤(14)之间的并且被泵浦源的泵浦辐射穿流的光学元件(22)对于从泵浦源耦入到转换器光纤(14)中的激光或泵浦辐射作为防反射镜作用并且对于从转换器光纤(14)出来的辐射作为高反射镜作用。
9.按照权利要求8所述的激光器组件，其特征在于，在经转换的辐射在作为谐振腔镜作用的第二光学元件(23)上耦出时，该第二光学元件对于泵浦辐射作为高反射镜作用并且对于从转换器光纤(14)中耦出的经转换的辐射作为防反射镜作用。
10.按照权利要求8或9所述的激光器组件，其特征在于，所述光学元件分别是凹凸谐振腔镜(22、23)，所述凹凸谐振腔镜在其朝向转换器光纤(14)的端部的一侧上分别凹透镜状地凹面弯曲并且在其背离转换器光纤(14)的一侧上分别凸透镜状地凸面弯曲。
11.按照权利要求8至10之一所述的激光器组件，其特征在于，所述光学元件(22、23)由透光材料、优选玻璃或石英玻璃制成，并且反射特性例如通过材料特性和/或表面涂层实现。
12.按照上述权利要求之一所述的激光器组件，其特征在于，所述泵浦辐射的波长处于900nm和1050nm之间的范围中和/或经转换的辐射的波长处于1050nm和1100nm的范围中；和/或内部激活光纤具有在10μm和200μm之间的范围中的直径和/或泵护套(16)具有400μm和2000μm之间的范围中的直径。
13.按照上述权利要求之一所述的激光器组件，其特征在于，在经转换的激光射线耦出到光导体(30)中时，在转换器(2)的朝向泵浦源(3)的一侧上在泵浦光束的光路中设置镜(36)，所述镜将从泵浦源到转换器上的辐射与沿相反方向的辐射分离。
14.按照上述权利要求之一所述的激光器组件，其特征在于，处理头(31、31a)是可运动和/或可调节的。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10007077B2 (en) 2013-09-04 2018-06-26 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Direct impingement cooling of fibers
GB201502109D0 (en) * 2015-02-09 2015-03-25 Commw Of Australia Represented By Dept Of Defence An active optical fibre
EP3096420A1 (de) 2015-05-19 2016-11-23 Bystronic Laser AG Laservorrichtung in faserbasierter ausführung, sowie laserbearbeitungsvorrichtung
EP3480905A4 (en) * 2016-06-30 2020-01-15 Fujikura Ltd. OPTICAL FIBER FOR AMPLIFICATION AND LASER DEVICE
JPWO2018003574A1 (ja) * 2016-12-05 2019-03-28 株式会社フジクラ 増幅用光ファイバ、及び、レーザ装置
CN107425401A (zh) * 2017-05-31 2017-12-01 南京理工大学 一种千瓦级高功率光纤激光器的全液态介质热控装置
JP2021096370A (ja) * 2019-12-17 2021-06-24 株式会社フジクラ ビーム品質制御装置、及びこれを用いるレーザ装置
US20220302666A1 (en) * 2019-12-17 2022-09-22 Fujikura Ltd. Beam quality control device and laser device using same
CN111029891A (zh) * 2020-01-10 2020-04-17 华东师范大学重庆研究院 一种激光增益光纤散热装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998053949A1 (en) * 1997-05-27 1998-12-03 Sdl, Inc. Laser marking system and method of energy control
US20050220429A1 (en) * 2004-04-01 2005-10-06 The Boeing Company Systems and methods of cooling a fiber amplifier
US20070147442A1 (en) * 2004-06-05 2007-06-28 Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg High-Power Fiber Laser Amplifier and Fiber Laser Oscillator
CN102738705A (zh) * 2011-04-06 2012-10-17 二极管激光器激光线发展与销售有限公司 二极管激光器
US20120268808A1 (en) * 2006-01-20 2012-10-25 John Redvers Clowes Optical Source with Remote Optical Head Outputting High Power Short Optical Pulses

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4732450A (en) 1985-02-27 1988-03-22 Amada Engineering & Service Co., Inc. Input/output coupling device for optical fiber used in high power laser beam delivery
RU2031420C1 (ru) * 1991-02-15 1995-03-20 Василий Иванович Борисов Устройство для передачи мощного лазерного излучения
JPH08220404A (ja) * 1995-02-10 1996-08-30 Dengensha Mfg Co Ltd Ｙａｇレーザ加工システムと冷却式 光ファイバケーブル
DE19859243A1 (de) * 1998-12-22 2000-07-20 Horst Exner Anordnung zum Schweissen, Schneiden, Bohren oder Beschichten mit einer Zweistrahlquelle und Verwendung von Laserstrahlen zum Schweissen, Schneiden, Bohren oder Beschichten von metallischen oder nichtmetallischen Stoffen
JP2002126456A (ja) * 2000-10-18 2002-05-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd レーザを用いた同位体分離装置
US6954575B2 (en) * 2001-03-16 2005-10-11 Imra America, Inc. Single-polarization high power fiber lasers and amplifiers
DE102005034728B4 (de) * 2005-07-21 2008-11-20 Eads Deutschland Gmbh Longitudinal gepumpter Festkörperlaser und Verfahren zum longitudinalen Pumpen von Lasern
JP2007190566A (ja) * 2006-01-17 2007-08-02 Miyachi Technos Corp ファイバレーザ加工装置
JP2007273842A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Miyachi Technos Corp ファイバレーザ発振器及びファイバレーザ加工装置
DE112008000872T5 (de) * 2007-04-04 2010-01-28 Mitsubishi Electric Corp. Vorrichtung und Verfahren zur Laserbearbeitung
JP2010026027A (ja) 2008-07-16 2010-02-04 Central Glass Co Ltd 紫外レーザ装置
JP5308175B2 (ja) * 2009-02-03 2013-10-09 三星ダイヤモンド工業株式会社 光ファイバ冷却装置
DE102010021649B4 (de) * 2009-05-26 2019-06-27 J-Fiber Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Glasfaser mit einem Lichtleiterkern und/oder einem Pumpkern und derartige Glasfaser
JP2012104748A (ja) * 2010-11-12 2012-05-31 Fujikura Ltd 光ファイバ増幅器、及び、それを用いたファイバレーザ装置
US9014220B2 (en) * 2011-03-10 2015-04-21 Coherent, Inc. High-power CW fiber-laser

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998053949A1 (en) * 1997-05-27 1998-12-03 Sdl, Inc. Laser marking system and method of energy control
US20050220429A1 (en) * 2004-04-01 2005-10-06 The Boeing Company Systems and methods of cooling a fiber amplifier
US20070147442A1 (en) * 2004-06-05 2007-06-28 Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg High-Power Fiber Laser Amplifier and Fiber Laser Oscillator
US20120268808A1 (en) * 2006-01-20 2012-10-25 John Redvers Clowes Optical Source with Remote Optical Head Outputting High Power Short Optical Pulses
CN102738705A (zh) * 2011-04-06 2012-10-17 二极管激光器激光线发展与销售有限公司 二极管激光器

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