CN105720463A - 光纤和光纤传输的激光器中的背向反射保护与监控 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

光纤和光纤传输的激光器中的背向反射保护与监控
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。
根据另一个方面，提供了一种在高功率激光器系统中的激光器反馈监控系统，所述高功率激光器系统被配置为：从激光源产生激光束；从传输光纤输出发射激光束；将所发射的光束向目标引导，其中，所述激光器反馈监控系统包括：第一包层光剥离器，所述第一包层光剥离器位于所述激光源与所述传输光纤输出之间，接收激光束并去除与光束相关联的包层光；第二包层光剥离器，所述第二包层光剥离器位于所述第一包层光剥离器与所述传输光纤输出之间，从所述第一包层光剥离器接收光束，并去除与光束相关联的残留的包层光，接收从目标背向反射并耦合回到传输光纤输出的光，去除背向反射的包层光；以及，至少一个背向反射包层光检测器，所述至少一个背向反射包层光检测器耦合到所述第二包层光剥离器，且用于检测所述背向反射的包层光的特性。
依据参考附图而进行的以下详细说明，前述及其他目的、特征和优点会变得更为显而易见。
附图说明
图1是具有背向反射保护的激光器系统的实施例的示意图。
图2是具有背向反射保护的激光器系统的另一个实施例的示意图。
图3是具有背向反射保护的激光器系统的另一个实施例的示意图。
图4是具有背向反射保护的激光器系统的另一个实施例的示意图。
具体实施方式
如本申请和权利要求书中所用的，单数形式的“一”、“一”和“这个”包括复数形式，除非上下文明确地另有表示。另外，术语“包括”意味着“包含”。此外，术语“耦合的”不排除在耦合的项目之间的中间元件的存在。
本文所述的系统、装置和方法不应以任何方式解释为限制性的。相反，本公开内容针对多个公开的实施例的单独的和彼此的多个组合与子组合中的全部创新且非明显的特征和方面。所公开的系统、方法和装置不限于其任何特定方面或特征或组合，所公开的系统、方法和装置也无需呈现任意一个或多个特定优点或解决特定问题。操作的任何理论都是为了有助于解释，但是所公开的系统、方法和装置并不限于这种操作的理论。
尽管为了便于呈现而按照特定顺序的次序说明了所公开的方法的某些操作，但应当理解，这个方式的说明包含了重新排列，除非借助以下阐述的具体语言要求了特定顺序。例如，顺序说明的操作在一些情况下可以重排列或同时执行。此外，为了简单，附图没有显示公开的系统、方法和装置可以结合其他系统、方法和装置使用的各种方式。另外，说明有时使用术语如“产生”和“提供”来说明公开的方法。这些术语是执行的实际操作的高度抽象概念。对应于这些术语的实际操作会取决于特定的实现方式而改变，并且易于本领域普通技术人员区分。
在某些示例中，将数值、过程或装置称为“最低的”、“最佳的”、“最小的”等。应当意识到，这种说明并非旨在表示可以做出在许多使用的功能性可替代物中的选择，这种选择相对于其他选择不必是较好的、较小的或是优选的。参考表示为“上”、“下”、“高”、“低”等的方向而说明了示例。使用这些术语是为了方便说明，并非暗示任何特定空间定向。
本文中使用的光辐射指代波长在约100nm到10μm之间，典型地在约500nm到2μm之间的电磁辐射。基于可用激光二极管源和光纤的示例通常与在约800nm到1700nm之间的波长相关。在某些示例中，将传播光辐射称为一个或多个光束，具有直径、不对称快轴和慢轴、光束横截面面积和光束发散，它们取决于光束波长和用于波束成形的光学系统。为了方便，在某些示例中将光辐射称为光或光束，不必是在可见波长的。前向传播的光或光束或光束部分指代在与指向目标的处理光束共同的方向上传播的光、光束或光束部分。背向传播的光或光束或光束部分指代在与指向目标的处理光束共同且相反的方向上传播的光、光束或光束部分。
参考光纤来说明代表性实施例，但也可以使用具有方形、矩形、多边形、卵形、椭圆形或其他横截面的、其他类型的光波导。光纤典型地由掺杂(或未掺杂)的硅石(玻璃)构成，以便提供预定的折射率或折射率差。在某些示例中，取决于感兴趣的波长，光纤或其他波导由其他材料构成，例如氟锆酸盐、氟铝酸盐、氟化物或磷酸盐玻璃、硫属化物玻璃，或诸如兰宝石的结晶材料。硅石和氟化玻璃的折射率典型的约为1.5，但诸如硫属化物的其他材料的折射率可以是3或更大。在再其他的示例中，光纤可以部分由塑料构成。在典型的示例中，诸如光纤芯部的掺杂波导芯部响应于泵浦提供光增益，芯部和包层大致同心。在其他示例中，一个或多个芯部和包层是偏心的，而在某些示例中，芯部和包层的取向和/或位移沿波导长度而改变。
本文中使用的数值孔径(NA)指代相对于由实质上限制传播的光辐射的光波导所限定的传播轴的最大入射角度。在光纤中，光纤芯部和光纤包层可以具有相关的NA，典型地分别由在芯部与包层或相邻包层之间的折射率差来限定。尽管通常很好地限制了在这种NA传播的光辐射，但诸如渐逝场的相关电磁场典型的会扩展到相邻包层中。在某些示例中，芯部NA与芯部/内包层折射率相关，包层NA与内包层/外包层折射率差相关。对于具有芯部折射率ncore和包层折射率nclad的光纤，光纤芯部NA是对于具有内芯部和与内芯部相邻的外芯部的光纤，包层NA是其中，ninner和nouter分别是内包层与外包层的折射率。上述的光束也可以称为束NA，其与束角半径相关。尽管以下说明了多芯部阶跃折射率光纤，但也可以使用梯度折射率设计方案。
在本文所公开的示例中，诸如光纤芯部之类的波导芯部掺杂了稀土元素，例如Nd、Yb、Ho、Er或其他活性掺杂剂或其组合。这种活性掺杂的芯部可以响应于光或其他泵浦提供光增益。如下公开的，具有这种活性掺杂剂的波导可以用于构成光放大器，或者如果提供了适合的光反馈，例如反射层、反射镜、布拉格光栅或其他反馈机构，这种波导就可以产生激光发射。光泵浦辐射可以被布置为相对于发射激光束或放大光束的传播方向在波导中共同传播和/或相向传播。
本文使用的术语亮度用来指代每立体角每单位面积的光束功率。在某些示例中，为光束功率提供了一个或多个激光二极管，其产生光束，光束的立体角与光束波长和光束面积成比例。对光束面积和光束立体角的选择可以产生泵浦光束，泵浦光束将选定的泵浦光束功率耦合到双层、三层或其他多包层光纤中的一个或多个光纤的芯部或包层中。
现参考图1，具有反馈保护的高功率激光器系统10包括激光源12，激光源12被设置为将光束作为导引光束耦合到传输光纤16中，导引光束作为输出光束14离开传输光纤16。输出光束14通常指向目标18，例如金属、玻璃、半导体或其他材料基底。第一包层光剥离器20光耦合到传输光纤16，以便从导引光束主要去除或剥离前向传播的包层光(即朝向目标18传播的光)。第二包层光剥离器22光耦合在第一包层光剥离器20与传输光纤16的输出之间，以便主要去除或剥离背向传播的包层光(即从传输光纤16的输出向激光源12传播的光)。前向传播的包层光通常与未吸收或未转换泵浦光和输出光束泄漏出传输光纤16的芯部之外的部分相关。背向传播的包层光通常与输出光束14中由于散射、反射或其他效应而背向耦合到传输光纤16中的部分相关联。
耦合到传输光纤16的输出中的返回光束部分24通常是不希望出现的，会使得激光器系统10不稳定，或者导致激光器系统性能降低和故障。通过布置包层光剥离器对，例如第一包层剥离器20和第二包层光剥离器22，可以为诸如激光器系统12的激光器系统提供免于背向反射的鲁棒保护。具体而言，如图1所示，更靠近传输光纤16的输出的第二包层光剥离器22基本上去除了输出光束14作为包层光耦合到传输光纤16中的部分，而与输出光束14和泵浦光束相关的前向传播的包层光基本上由第一包层光剥离器20衰减，第一包层光剥离器20比第二包层光剥离器22距离传输光纤16的输出更远。包层光的这个去除允许传输光纤16在第一包层剥离器20和第二包层光剥离器22之间的部分基本上无包层光。因而，可以隔离或大部分隔离背向传播的包层光，因此可以与前向传播的包层光区分开。
包层光剥离器20、22也可以被方便地布置于彼此附近，但仍保持光隔离或热隔离。例如，在某些实施例中，包层光剥离器20、22可以分离，分别或共同冷却或热管理。在其他实施例中，包层光剥离器20、22布置在共同的吸热块26上，吸热块26借助耦合到吸热块26的一个或多个冷却设备主动冷却。取决于包层光剥离器20、22的设计，前向传播的包层光也可以由第二包层光剥离器22部分去除，背向传播的包层光也可以由第一包层光剥离器部分去除。前向传播的包层光通常是不希望有的，因为它可以导致光纤激光器下游的部件受热或受损，例如用于将激光束传输到被加工件的传输线缆或光学系统。
取决于输出光束14的输出功率(其可以从少至0.5kW或更少至多达10kW或更多)及高功率激光器系统10的其他属性，在操作过程中可以预料到不同的前向传播的包层光和背向传播的包层光的功率成分。例如，被配置为产生具有约3kW输出功率的输出光束14的激光器系统10可以包括300W或更大的前向传播的包层光，应将其耦合到所传输的光束14之外并耗散掉以防止系统不稳定。理论上，高达全部输出光束14都可以背向反射并耦合回到传输光纤16的输出中尽管100％的背向耦合不太可能。借助3kW输出光束14，在典型的示例中，可以预计约300W会成为背向耦合的，但输出光束14的背向反射的部分、该部分的可变性和该部分的时间相关性可以取决于使用高功率激光器系统输出光束14的应用。因此，背向耦合的光和背向传播的包层光可以从连续的到高度瞬态的变化。在一些系统示例中，去除了大于等于100W的连续前向传播的包层光，并且去除了大于等于100W的瞬态背向传播的包层光。包层光剥离器20、22因而可用于去除包层光，并且所去除的光可以以某些方式收集(dump)，例如借助如传导块26的传导片。
现参考图2，具有反馈保护的高功率激光器系统40包括产生光纤耦合的激光束44的激光源42和传输光纤46，激光束44典型地是用于材料处理应用的高功率光束，传输光纤46将光束44向目标48引导。第一包层光剥离器50设置为随着前向传播包层光向传输光纤46的输出传播，从光束44去除部分(例如80％、90％、95％、99％)或全部前向传播的包层光。第二包层光剥离器52位于第一包层光剥离器50与传输光纤46的输出之间的光束路径中，以便去除部分(例如80％、90％、95％、99％)或全部背向传播的包层光，背向传播的包层光典型地与从目标48返回的光束部分54相关。如果由第一包层光剥离器50去除的前向传播的包层光小于全部量，那么第二包层光剥离器52可以去除全部或大部分剩余部分。类似地，如果由第二包层光剥离器52去除的背向传播的包层光小于全部量，那么第一包层光剥离器50可以去除全部或大部分剩余部分。包层光剥离器50、52方便地耦合到传导块56，传导块56被配置为用于主动冷却。
激光器系统40还包括耦合到第一包层光剥离器50的经剥离的前向传播的包层光的检测器58。检测器58设置为检测与前向传播的包层光相关联的一个或多个特性，例如功率特性、波长特性、时间特性(例如功率变化、脉冲持续时间、脉冲重复率)、剥离器50附近的温度等，并将相关检测信号提供给系统控制器60。检测器58可以包括用于检测特定特性的一个传感器，用于检测多个特性的一个传感器，或者用于检测相同或不同特性的多个传感器。在某些示例中，第一包层光剥离器50包括在传导块56中形成的体，例如整合体。前向传播的包层光沿位于体腔(volume)中的光纤传播，例如光束传输光纤46的部分或耦合到光束传输光纤46的另一个光纤或光纤部分。与检测器58相关的一个或多个传感器可以位于体中或附近，以便产生检测信号，用以检测前向传播的包层光的特性。为了调节检测的包层光特性，可以使用一个或多个光纤。被检测的特性还可以包括对从前向传播的包层光进行传播的光纤中所提取的包层光的镜面反射或漫反射。
激光器系统40进一步包括耦合到第二包层光剥离器52的经剥离的背向传播的包层光的检测器62，检测器62检测与背向传播的包层光相关联的一个或多个特性，例如功率、波长、时间特性、温度等。在某些示例中，检测器62(和/或检测器58)可以包括一个或多个热敏电阻、热控开关和光电二极管。检测器62的输出也耦合到控制器60。因为由前向传播的包层光剥离器50去除了与光束44相关联的大部分或全部前向传播的包层光，检测器62设置为检测背向反射特性，不包括由于前向由传播的包层光的能量而变得受污染、扭曲或混乱的特性。类似地，由于背向传播的包层光剥离器52去除了大部分或全部背向传播的包层光的能量，检测前向传播的包层光的特性的过程在存在背向反射光的情况下获得了改进的准确度。
系统控制器被60被设置为接收能够与相应光束的特性相关联的一个或多个这种检测信号，并可以作为响应而启动不同系统操作。例如，将控制器60显示为与到激光源42的控制输出64耦合。基于来自检测器58、62的检测特性，可以执行激光器联锁过程，其触发切断电源或功率等级或与激光器系统40相关的一些其他特性的调整，包括激光源42和输出光束44。例如，如果背向传播的包层光功率或相关温度过量，就可以关闭激光源42，或者可以向用户发出警告。前向传播的包层光功率的异常增大或减小可以指示激光器系统的故障，其可以导致激光源42的关闭或向用户发出警告。在其他示例中，激光源42的输出功率可以改变以补偿在前向传播的包层能量中检测到的变化。也可以调整其他激光器系统的特性，包括冷却系统特性(例如，流体流速、功率等级等)。
包层光剥离器50、52典型地仅耦合光传输光纤46之外的包层光，或者较差耦合的包层光。与传输光纤46中光束传播相关联的前向传播的和背向传播的芯部光通常不受影响。背向传播的芯部光也可以导致系统性能降低和故障，系统控制器60可以耦合到背向传播的芯部光检测器66，检测器66耦合到激光源42，并检测与背向传播的芯部光相关联的一个或多个特性。控制器66的联锁控制64也可以被配置为断开或调整功率或与激光源42相关的另一个激光器系统特性。在某些实施例中，经检测的包层光和芯部光的特性可以包括光谱特性，允许了对系统操作和特定应用效果的更深入领会，并实现了系统40的基于光谱的联锁或对激光器系统特性(包括输出光束功率、泵浦源功率和时间特征)的基于光谱的调整。
在某些示例中，检测器68在第一包层光剥离器50与第二包层光剥离器52之间耦合到对输出光束44进行传播的光纤46。由于剥离器50、52去除了大部分或全部前向传播的和背向传播的包层光，光纤46在剥离器50、52之间延伸的长度提供了适合于检测芯部光与传播的输出光束44相关的特性的位置，以使得检测受到较少的与前向或背向的包层光的能量相关的干扰。在一个示例中，通过接收散射到芯部之外的光，在不与传播光束44干扰的情况下，以耦合到芯部光的检测腔室70的检测器68检测芯光功率特性。光检测腔室70可以充当光整合体，使得检测器68接收散射芯光的多样反射的综合特性。在另一个示例中，耦合检测器68以便直接接收散射芯光，或者一个或多个反射镜或透镜可以用于集中散射芯部光并引向检测器68。在进一步的示例中，光学接头可以布置在检测腔室70中的光纤46上。检测器68于是可以检测与光通过光学接头传播相关的光损耗，这种损耗可以相关于在光纤的芯部中传播的光束44的光的功率和波长而改变。应当意识到，可以一并使用检测器58、62、68的不同特征以及检测到的特性。
在各个示例中，特别检测的光特性的值可以提供实际或近乎实际的特性探寻，或者该值可以经验性地或观测性地与不同预计特性或实际特性相匹配。例如，激光器系统可以在选择的功率等级操作，可以在包层光剥离器或其他系统部件存在或不存在的情况下测量输出光束，以确定去除的包层光的量和相应的检测值。可以生成表格，并将函数适配到与关于实际特性的不同的检测到特性相关联表格值。
可以以各种方式获得包层光剥离器。包层光剥离器的某些示例利用环氧树脂，其围绕输出光束和包层光在其中传播的光纤露出的包层面。因为光纤包层耦合到具有选择的折射率及其他特性的环氧树脂，沿着环氧树脂-包层分界面的长度连续剥离包层光。在包层光剥离器的其他示例中，光纤包括一个或多个凹口或其他图案(“微结构”)，穿透露出的包层的周边。凹口可操作以在基本上不影响在光纤芯部中传播的光的情况下，通过将包层光引导远离到光纤之外来中断传播的包层光。耦合出的包层光于是冲击传导块的相邻表面，最终转换为热，其通过传导块耗散掉。在包层光剥离器的其他示例中，在包层面上形成基于硅石的晶体以散射光纤之外的包层光，而基本上不影响在光纤芯部中进行传播的光。
参考图3，显示了具有背向反射保护的高功率激光器系统100的另一个示例。系统100包括能够产生高功率光纤耦合的激光束104的激光源102，激光束104从传输光纤106的输出向目标108发射。系统100进一步包括第一包层光剥离器和第二包层光剥离器110、112，布置在冷却块114上，并与传输光纤106的输出相关。第一包层光剥离器110去除全部或大部分前向传播的包层光，前向传播的包层光典型地与残留的泵浦光和从激光源102的芯部失去的信号光相关联，而第二包层光剥离器112去除全部或大部分背向传播的包层光，背向传播包层光典型地与在目标处反射并背向耦合到传输光纤106的输出中的光116相关。
放大了激光源102以在此显示激光源的示例，该激光源102适合于产生高功率光纤耦合的输出光束104。应当意识到，激光源的各种类型和变化都是可能的，其可以被配置为产生光纤传输高功率输出光束，包括被配置为检测不同操作系统特性并接收不同控制命令的激光源。适合的激光源的其他示例包括光纤激光器、光纤放大器、盘形激光器、二极管泵浦固态激光器、灯泵浦激光器和直接二极管激光器，它们的每一个都可以被配置为以可以使用光纤发送到处理头或被加工件的波长来操作。
如所示的，示例性激光源102包括多个泵浦模块118，多个泵浦模块118产生在泵浦波长的泵浦光束并将泵浦光束耦合到泵浦传输光纤120中。多个泵浦传输光纤120耦合到泵浦合成器或泵浦信号合成器122，合成器122将接收的泵浦光合成为合成的泵浦输出124。输出124耦合到光纤激光器振荡器126，振荡器126使用耦合的泵浦光在光纤振荡器的有源芯部中产生输出光束104。以相关于合成器122的输入的多种结构来布置泵浦传输光纤120。另外的光纤128耦合到合成器122的输入的中心位置，并可以耦合到一个或多个部件，包括瞄准激光器130、检测器132或光束收集器134。瞄准激光器130发出瞄准光束，可以通过在目标108为光束104显示预期位置来帮助系统100的使用。另外的光纤128所占据的中心位置也是为了便于检测和去除没有被振荡器126所包含的芯部光。具体而言，耦合到传输光纤106的芯部中的背向反射的光116可以不由包层光剥离器110、112去除，并可以通过激光源102传播。
芯部检测器132因而被设置为检测与穿过合成器122而传播的芯部光相关联的特性，并将检测到的特性提供给系统控制器136。部分或全部基于接收的特性，控制器136可以调整其他系统特性，例如使用控制器输出138提供给泵浦模块118功率等级，以便保护或增强系统100的性能。此外，合成器122的光纤128的中心位置确保将合成器122从振荡器126的方向接收的大部分或全部芯部光引导到光纤128中，芯部光随后可以用芯部光检测器132检测并用光束收集器(dump)134去除。检测前向传播的包层光的检测器140耦合到第一包层光剥离器110，将与前向传播的包层光的特性有关的信息提供给控制器136。检测背向传播的包层光的检测器142耦合到第二包层光剥离器112，将与背向传播的包层光特性有关的信息提供给控制器136。检测器132、140、142可以独立地或者共同地检测光束和系统特性，该系统特性可以用于优化、保护或增强激光器系统100的性能。
在图4中显示了发出合成的激光束402的示例性激光器系统400。激光器系统400包括激光源404a、404b，激光源404a、404b的每一个都被设置为产生耦合到各自接收光纤408a、408b的各自的前向传播的激光束406a、406b。前向传播激光束406耦合到光束合成器410，光束合成器410将前向传播的激光束406合成并耦合到输出光纤412中，输出光纤412发出合成的激光束402。合成的激光束402入射到目标414上，与光束402相关的光束部分416典型的由目标414反射。反射的一些光束部分416可以耦合到输出光纤412中并在接收光纤408中背向传播。前向传播的包层光剥离器418a、418b光耦合到各自接收光纤408，以便提取至少部分前向传播的包层光，例如与各自激光源404相关的未使用的泵浦光。背向传播的包层光剥离器420a、420b光耦合到各自接收光纤408，以便提取至少部分背向传播的包层光，例如耦合回到输出光纤412中的光。包层光剥离器418、420耦合到各自传导块422a、422b，以便耗散掉与提取的包层光相关的热量。在进一步的示例中，剥离器418、420可以耦合到相同的冷却块。在另外的示例中，前向传播的包层光剥离器418可以被设置在与冷却块相关联的公共腔体中，且背向传播的包层光剥离器420可以被设置在与冷却块相关联的公共腔体中。
鉴于所公开的技术的原理可以应用于多个可能的实施例，应当认识到所例示的实施例仅是代表性示例，而不应视为限定本公开内容的范围。在这些部分中明确提出的备选方案仅是示例性的，并未构成本文公开的实施例的全部可能的备选方案。例如，本文公开内容的系统的多个部件可以在功能和使用上进行组合。因此我们要求保护落入所附权利要求书的范围和精神内的所有技术方案。

Claims (11)

1.一种系统，包括：
光纤，所述光纤被设置为使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，并被设置为提取所述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所述光纤的输出之间光耦合到所述光纤，并被设置为提取所述光纤中背向传播的包层光的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
热沉，所述热沉被设置为接收并吸收分别由所述第一包层光剥离器和所述第二包层光剥离器提取的所述前向传播的包层光和所述背向传播的包层光，和/或
检测腔室，所述检测腔室被光学地设置在所述第一包层光剥离器与所述第二包层光剥离器之间，和/或
光束引导光学系统，所述光束引导光学系统被设置为接收来自所述光纤的所述输出的所述激光束，和/或
其中，少于约10％的所述前向传播的包层光和少于约10％的所述背向传播的包层光在位于所述第一包层光剥离器与所述第二包层光剥离器之间的所述光纤中进行传播，和/或
其中，所述第一包层光剥离器被设置为提取100W或更多的前向传播的包层光，并且其中，所述第二包层光剥离器被设置为提取100W或更多的连续或瞬态背向传播的包层光。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述光束引导光学系统包括输出光束合成器，所述输出光束合成器被设置为合成接收到的激光束与一个或多个其他的激光束。
4.一种方法，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；
接收所述材料处理激光束中从所述目标返回的返回部分；
将所述返回部分耦合到所述光束传输光纤中；
在光耦合到所述光束传输光纤的第一包层光剥离器中提取与所述材料处理激光束相关联的包层光；以及
在第二包层光剥离器中提取与所述材料处理激光束的所述返回部分相关联的包层光，所述第二包层光剥离器被光学地设置在所述第一包层光剥离器与所述光束传输光纤的所述输出端之间。
5.一种方法，包括：
检测与包层光剥离器从光束传输光纤所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；
检测与在所述光束传输光纤中背向传播的芯部光相关联的特性；以及
响应于检测到的以下特性中的一个或多个特性而调整一个或多个激光器系统特性：背向传播的包层光特性和背向传播的芯部光特性。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，一个或多个经调整的激光器系统特性包括与所述激光源相关联的一个或多个泵浦光束的功率等级。
7.一种系统，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而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，并被设置为接收来自所述第一包层光剥离器的所述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。
8.根据权利要求7所述的系统，进一步包括：
芯部光检测器，所述芯部光检测器被设置在所述第一包层光剥离器与所述第二包层光剥离器之间，以检测材料处理光束的芯部光的功率等级，和/或
检测器，所述检测器耦合到所述第二包层光剥离器，并被设置为检测与所述背向传播的包层光相关联的一个或多个特性，和/或
合成器，所述合成器与所述激光源相关联，并包括中心输入和与所述中心输入相邻的一个或多个其他的输入；
芯部光检测器，所述芯部光检测器光耦合到所述合成器的所述中心输入，并被设置为检测背向传播的芯部光。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述芯部光检测器被设置为接收与光学接头相关联的芯部光，所述光学接头位于所述第一包层光剥离器与所述第二包层光剥离器之间。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，与所述背向传播的包层光相关联的特性包括以下特性中的一个或多个特性：时间特性、空间特性、热特性和功率特性，和/或
激光器联锁，所述激光器联锁耦合到所述检测器，以便从所述检测器接收与所述背向传播的包层光相关联的特性，并基于与所述背向传播的包层光相关联的特性来作出响应以调整所述材料处理光束的特性，和/或
其中，所述检测器包括热以下中的一个或多个：敏电阻、热控开关和光电二极管。
11.根据权利要求8所述的系统，进一步包括对耦合到所述合成器的所述中心输入的光束进行瞄准的激光器系统，和/或
进一步包括与所述合成器的所述中心输入耦合的光束收集器，和/或
其中，所述合成器是泵浦合成器或泵浦-信号合成器。
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