CN108594373A - 插拔式高功率光纤激光合束系统 - Google Patents

Abstract

一种插拔式高功率光纤激光合束系统，其通过插拔方式将多台高功率光纤激光器输出光束进行合成，各光纤激光器的输出尾纤熔接光纤端帽，各光纤激光器输出的激光的传输光路上均依次设有输入准直器、自适应准直器和功率监测器，光纤激光器发出的激光经光纤端帽输出，光纤端帽分别连接一输入准直器，从输入准直器输出的光束经自适应准直器中的准直透镜聚焦耦合进入光纤合束器的输入光纤中，在光纤合束器的各输入光纤上安装有功率监测器。在光纤合束器中多束光束合为一束后输出。控制器与功率监测器、自适应光纤准直器连接，形成反馈控制。本发明采用插拔式连接，便于拆卸与更换，同时还设计了反馈控制回路，实现了实时的激光高效耦合。

Description

插拔式高功率光纤激光合束系统

技术领域

本发明属于光纤激光技术领域，尤其是涉及一种插拔式高功率光纤合束器结构。

背景技术

光纤激光具有转换效率高、光束质量好、操作简单、性能稳定等优势，在工业加工、科学研究、国防医疗等领域获得广泛应用。然而受到非线性效应、材料损伤等因素的限制，单纤单模光纤激光器的输出功率有限，难以满足石油钻探、特种焊接等某些领域的应用需求。

为此，业界提出了多种光束合成方案，其中基于光纤功率合束器的合束方案具有结构简单、性能稳定、维护方便等优势，是当前高功率光纤激光领域的研究热点。

光纤功率合束器由多根输入光纤和一根输出光纤组成，多根输入光纤分别连接一台光纤激光器，多台激光器输出激光由合束器合为一束，经输出光纤输出到空间。目前，在高功率光纤激光(百瓦级以上) 合束中，参与光束合成的激光器与合束器输入光纤间通常采用熔接方式连接。参照图1，为目前普遍采用的光纤熔接合束方案，图1中以 3路合成为例，将各台激光器输出尾纤与合束器输入纤通过光纤熔接方式连接在一起。这一方案存在如下缺点：当某台激光器出现问题时，现场更换困难，需切断熔点，重新熔接，需要专门仪器设备和超净环境。另一方面，光纤熔接尤其是高功率光纤熔接，需要专业人员进行操作，且对仪器设备、工作环境要求很高，给设备维修带来极大困难，而且任一台激光器损坏都必须将整套设备返厂维修，耽误生产进度。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提出一种插拔式高功率光纤激光合束系统，光纤激光器与光纤合束器输入纤间采用插拔式结构，可有效降低光纤激光器与光纤合束器输入光纤间的连接难度。单台激光器损坏时可将其从合束器上取下返厂维修，现场更换备用激光器，可大大节约维修时间、简化维修过程。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种插拔式高功率光纤激光合束系统，其特征在于：通过插拔方式将多台高功率光纤激光器输出光束进行合成；各光纤激光器输出的激光的传输光路上均依次设有输入准直器、自适应准直器和功率监测器。

多台高功率光纤激光器发出的激光通过各自输出尾纤上熔接的光纤端帽进行输出，光纤端帽与输入准直器上对应的机械接口插接，光纤端帽与输入准直器之间的连接处形成能够实现插拔的连接接口；

各光纤激光器输出的激光经光纤端帽输出后进入输入准直器，激光经输入准直器中的准直透镜准直输出，从输入准直器输出的光束经自适应准直器中的准直透镜聚焦耦合进入光纤合束器的输入光纤中，在光纤合束器的各输入光纤上安装有功率监测器。在光纤合束器中多束光束合为一束，光纤合束器其输出光纤熔接第三光纤端帽实现合成光束的输出。

控制器与功率监测器、自适应光纤准直器和光纤激光器分别进行连接。各光纤激光控制器均与控制器连接，控制器能够对各光纤激光控制器进行控制。控制器可对光纤激光器的输出功率和启停进行控制，并可实时采集光纤激光器的输出功率值。功率监测器的输入是自适应光纤准直器输出光纤上的光信号，功率监测器的输出是代表激光功率的电信号，功率监测器输出的电信号经输出导线传输到控制器，控制器根据功率监测器输出的电信号生成驱动信号，加载到自适应准直器上，形成反馈控制，最终将输入激光高效的耦合进入自适应准直器的输出光纤中。

本发明中：所述自适应光纤准直器采用授权公告号为 CN103823275B，专利号为201410115959X的发明专利中提供的二维倾斜控制的基于柔性铰链的自适应光纤准直器。在该专利文献中提供了几种不同结构的基于柔性铰链的自适应光纤准直器，可以分别满足一维以及二维的小角度和大角度倾斜控制，如其说明书附图所示。分别是：

第一种基于柔性铰链的自适应光纤准直器，其可实现小角度倾斜控制，包括准直器底座、端帽持具、光纤端帽、柔性铰链、压电陶瓷、准直透镜，其中光纤端帽与端帽持具固定，端帽持具与准直器底座用柔性铰链紧密连接，压电陶瓷一端紧贴端帽持具，另一端同准直器底座衔接，最后将光纤端帽输出端放置在准直透镜的焦点位置。

具体调节过程为：光纤端帽与端帽持具用四个螺钉固定，压电陶瓷一端紧贴端帽持具，另一端同准直器底座利用螺钉衔接，将装配好的准直器底座放在准直透镜的焦平面附近，将装配好的准直器底座连接上带有激光输出的光纤端帽，通过精密调节将光纤端帽输出端调节在准直透镜的焦点位置。

第二种基于柔性铰链的自适应光纤准直器，其可实现大角度倾斜控制，包括准直器底座、端帽持具、光纤端帽、柔性铰链、压电陶瓷、准直透镜、支撑杆G、杠杆H，其中光纤端帽与端帽持具固定，端帽持具与准直器底座用柔性铰链紧密连接，同时与杠杆H一端贴合紧密，压电陶瓷一端紧贴杠杆H另一端，压电陶瓷的另一端同准直器底座衔接，最后将光纤端帽输出端放置在准直透镜的焦点位置；支撑杆G作为杠杆H的支点插入杠杆H内，并确保支撑杆G和杠杆H 紧密结合。

具体调节过程为：光纤端帽与端帽持具用四个螺钉固定，端帽持具与杠杆H贴合紧密且保证接触面光滑，压电陶瓷一端紧贴杠杆 H，另一端同准直器底座利用螺钉衔接，将装配好的准直器底座放在准直透镜的焦平面附近，将装配好的准直器底座连接上带有激光输出的光纤端帽，通过精密调节将光纤端帽输出端调节在准直透镜的焦点位置。

优选地，本发明所述自适应光纤准直器采用授权公告号为 CN103823275B，专利号为201410115959X的发明专利中提供的任意一种基于柔性铰链的自适应光纤准直器。进一步地，基于柔性铰链的自适应光纤准直器作为本发明中的自适应光纤准直器，其准直透镜口径大于等于输入准直器中的准直透镜口径，且其准直透镜焦距小于等于输入准直器的准直透镜焦距。自适应光纤准直器的光纤端帽在准直透镜焦平面上的移动范围大于光纤合束器输入光纤的纤芯直径。自适应光纤准直器的输入光束是其前方的输入准直器的输出激光，自适应光纤准直器将激光聚焦后输出到光纤合束器的输入光纤中。

本发明中：输入准直器和自适应光纤准直器固定在光学平板上，且保证同一光路上的两准直器的光轴重合。可以通过准直器机械固定件设计加工以及固定安装实现两准直器光轴重合，以便使输入准直器输出激光更好的耦合进入合束器的输入光纤中。所述光学平板可采用铝合金、不锈钢等金属板材进行加工，其具体尺寸须根据输入准直器、自适应光纤准直器的外形尺寸及数量进行确定，可将两种准直器全部安装在光学平板上。其上加工有用于固定安装输入准直器和自适应光纤准直器的安装定位螺纹孔。

本发明中：所述光纤合束器采用商用高功率合束器，其输入光纤数量N由用户确定。光纤合束器输入光纤纤芯直径和数值孔径须大于等于参与合成所采用的光纤激光器输出光纤的纤芯直径和数值孔径，输出光纤参数由用户确定。

本发明中：所述输入准直器采用商用高功率光纤准直器(如瑞典 Optoskand公司研制的准直器)，其机械接口须与参与合成所采用的光纤激光器的光纤端帽的机械接口匹配，其输出功率、波长等参数根据参与合成的光纤激光器的输出功率、波长进行确定。其输入是光纤激光器的尾纤端帽(通用标准件名称为QBH)，输出为准直后的空间激光束，型号参数需要根据用户所用的激光功率选用相应型号的准直器。

本发明中功率监测器实现光纤合束器输入光纤耦合进入功率的监测功能，为自适应光纤准直器中光纤端帽定位提供反馈，直到功率监测器输出功率最大时，即完成自适应光纤准直器中光纤端帽定位。本发明中功率监测器包括一金属积分球以及光电探测器。所述金属积分球包括内空的上半球和内空的下半球，上半球和下半球相对拼合能够形成一个完整的内部为空腔的球体。所述上半球和下半球相互拼合的端面上相对设置有延长线过球心的凹槽，供光纤从球体的一端的凹槽笔直穿入，过球心后从另一端相对的凹槽笔直穿出。凹槽对光纤还有限位、导向的作用，因此凹槽的内凹截面与光纤的外截面相适应。所述上半球和下半球上的拼合端外缘均向外水平延伸形成折边，折边的四角位置均开设有螺孔，上半球和下半球相对拼合后通过螺丝、螺帽紧固。在上半球或下半球的球面上开设有小孔，作为积分球输出窗口，在该小孔内设置有光电探测器。

输入准直器输出的激光束进入自适应光纤准直器中，经过自适应光纤准直器中的准直透镜聚焦进入自适应光纤准直器中的光纤端帽中，自适应光纤准直器中的光纤端帽安装在其准直器底座上。在自适应光纤准直器中，采用压电陶瓷驱动光纤端帽进行运动，确保光纤端帽能够准确高效的接收到输入激光。

自适应光纤准直器中的光纤端帽的尾纤作为功率监测器中的输出传能光纤，输出传能光纤从球体的一端的凹槽笔直穿入，过球心后从另一端相对的凹槽笔直穿出，光电探测器输出的电信号经输出导传输到控制器，控制器根据光电探测器输出的电信号生成驱动信号，加载到自适应准直器的压电陶瓷上，形成反馈控制，最终将输入激光高效的耦合进入自适应准直器的光纤端帽的尾纤中。

相对于现有技术，本发明产生了以下有益技术效果：

1、本发明提供了一种插拔式高功率光纤激光合束系统，通过该光纤合束器可实现多路高功率光纤激光器与光纤合束器间的插拔式连接，为光纤激光器的拆卸与更换提供了方便。由于光纤纤芯直径很小(约20微米)，将高功率激光耦合进入20微米纤芯已经十分困难，而且要实现随意插拔，就对光路的设计提出了更大的技术挑战。本发明采用空间光路耦合方式替代熔点，同时还设计了反馈控制回路，实现了实时的高精度反馈控制。

2、光纤激光器通常采用光纤端帽形式输出，输出光束发散角很大，无法直接耦合，本发明采用输入准直器进行准直，此处也是本发明的对外接口——插拔处，输入准直器采用普通商用准直器。输入准直器的输出光束经自适应准直器的透镜聚焦耦合进入光纤合束器的输入光纤中，此处耦合需要精度很高，自适应光纤准直器中采用高精度的压电器件驱动耦合光纤端帽的高精度位移，功率监测器实现合束器输入纤耦合进入功率的监测功能，为自适应光纤准直器中端帽定位提供反馈，直到功率监测器输出功率最大时，完成端帽定位。

3、本发明提供的插拔式高功率光纤激光合束系统适用于基于高功率光纤激光的非相干合成，从而实现激光功率的提升，满足工业加工、空间激光通信、石油钻探等领域的需求。

附图说明

图1是目前普遍采用的光纤熔接合束方案示意图

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明其中一条光路的结构示意图；

图4是本发明中功率监测器其金属积分球的结构示意图；

图5是本发明控制器的结构示意图；

图中标号：

1、光纤激光器；2、输入准直器；201、第一光纤端帽；202、输入准直器中的准直透镜；3、自适应准直器；301、自适应准直器中的准直透镜；302、自适应准直器中的准直器底座；303、第二光纤端帽； 4、功率监测器；401、金属积分球；402、光电探测器；403、上半球；404、下半球；405、凹槽；406、小孔；407、螺孔；5、光纤合束器； 6、控制器；601、主控模块；602、高压放大器；7、第三光纤端帽； 8、光学平板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例图中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，做进一步详细说明，但不依此限定本发明的保护范围。

图2为本发明的结构示意图，一种插拔式高功率光纤激光合束系统，其可将用户提供的多台光纤激光器1的输出光束合成为一束，具体地，通过插拔方式将多台高功率光纤激光器输出光束进行合成。各光纤激光器1后的光路上均分别依次设有输入准直器2、自适应准直器3和功率监测器4，最后均耦合进入光纤合束器5的输入光纤中，在光纤合束器5中多束光束合为一束，光纤合束器5其输出光纤熔接第三光纤端帽7。第三光纤端帽7采用商用光纤端帽，其端帽尾纤型号须与光纤合束器5的输出光纤匹配。控制器6与功率监测器4、自适应光纤准直器3和光纤激光器1分别进行连接。各光纤激光控制器均与控制器6连接，控制器6能够对各光纤激光控制器进行控制。功率监测器4的输入是自适应光纤准直器输出光纤上的光信号，功率监测器4的输出是代表激光功率的电信号，功率监测器4输出的电信号经输出导线传输到控制器6，控制器6根据功率监测器4输出的电信号生成驱动信号，加载到自适应准直器3上，形成反馈控制，最终将输入激光高效的耦合进入自适应准直器3中。

参见图2，各光纤激光器1的输出尾纤熔接第一光纤端帽201，光纤激光器1发出的激光经第一光纤端帽201输出，第一光纤端帽201 分别连接一输入准直器2，第一光纤端帽201与输入准直器2上对应的机械接口插接，第一光纤端帽201与输入准直器2之间的连接处形成能够实现插拔的连接接口。这样可实现多路高功率光纤激光器与光纤合束器间的插拔式连接，为光纤激光器的拆卸与更换提供了方便。

经输入准直器2中的准直透镜202准直输出，从输入准直器2输出的光束经自适应准直器3中的准直透镜301聚焦耦合进入光纤合束器5的输入光纤中，在光纤合束器5的各输入光纤上安装有功率监测器4。

参见图2，本发明中的输入准直器2和自适应光纤准直器3安装到光学平板8上，且保证同一光路上的两准直器的光轴重合。因此，输入准直器2和自适应光纤准直器3安装后须进行光轴粗调节，确保光纤激光器1输出激光大部分耦合进入光纤合束器5。具体调节方法如下：

(1)、将自适应光纤准直器3、输入准直器2安装到光学平板8 上；

(2)、开启该路光纤激光器1，低功率出光(比如5W)；

(3)、自适应光纤准直器3的位置固定不变，根据功率监测器4 的输出数据微调输入准直器2的位置，使其耦合效率至少大于60％，并将输入准直器2的位置固定；

(4)、按照(1)-(3)的步骤完成其它各路光路中的自适应光纤准直器3和输入准直器2的位置固定。

本发明中：所述自适应光纤准直器采用授权公告号为 CN103823275B，专利号为201410115959X的发明专利中提供的二维倾斜控制的基于柔性铰链的自适应光纤准直器。在该专利文献中提供了几种不同结构的基于柔性铰链的自适应光纤准直器，可以分别满足一维以及二维的小角度和大角度倾斜控制，参见其说明书附图。分别是：

第一种基于柔性铰链的自适应光纤准直器，其可实现小角度倾斜控制，包括准直器底座、端帽持具、光纤端帽、柔性铰链、压电陶瓷、准直透镜，其中光纤端帽与端帽持具固定，端帽持具与准直器底座用柔性铰链紧密连接，压电陶瓷一端紧贴端帽持具，另一端同准直器底座衔接，最后将光纤端帽输出端放置在准直透镜的焦点位置。

具体调节过程为：光纤端帽与端帽持具用四个螺钉固定，压电陶瓷一端紧贴端帽持具，另一端同准直器底座利用螺钉衔接，将装配好的准直器底座放在准直透镜的焦平面附近，将装配好的准直器底座连接上带有激光输出的光纤端帽，通过精密调节将光纤端帽输出端调节在准直透镜的焦点位置。

第二种基于柔性铰链的自适应光纤准直器，其可实现大角度倾斜控制，包括准直器底座、端帽持具、光纤端帽、柔性铰链、压电陶瓷、准直透镜、支撑杆G、杠杆H，其中光纤端帽与端帽持具固定，端帽持具与准直器底座用柔性铰链紧密连接，同时与杠杆H一端贴合紧密，压电陶瓷一端紧贴杠杆H另一端，压电陶瓷的另一端同准直器底座衔接，最后将光纤端帽输出端放置在准直透镜的焦点位置；支撑杆G作为杠杆H的支点插入杠杆H内，并确保支撑杆G和杠杆 H紧密结合。

具体调节过程为：光纤端帽与端帽持具用四个螺钉固定，端帽持具与杠杆H贴合紧密且保证接触面光滑，压电陶瓷一端紧贴杠杆 H，另一端同准直器底座利用螺钉衔接，将装配好的准直器底座放在准直透镜的焦平面附近，将装配好的准直器底座连接上带有激光输出的光纤端帽，通过精密调节将光纤端帽输出端调节在准直透镜的焦点位置。

优选地，本发明所述自适应光纤准直器采用授权公告号为 CN103823275B，专利号为201410115959X的发明专利中提供的二维倾斜控制的基于柔性铰链的自适应光纤准直器。进一步地，基于柔性铰链的自适应光纤准直器作为本发明中的自适应光纤准直器，其准直透镜口径大于等于输入准直器中的准直透镜口径，且其准直透镜焦距小于等于输入准直器的准直透镜焦距。自适应光纤准直器的光纤端帽在准直透镜焦平面上的移动范围大于光纤合束器输入光纤的纤芯直径。自适应光纤准直器的输入光束是其前方的输入准直器的输出激光，自适应光纤准直器将激光聚焦后输出到光纤合束器的输入光纤中。

本发明中功率监测器实现光纤合束器输入光纤耦合进入功率的监测功能，为自适应光纤准直器中光纤端帽定位提供反馈，直到功率监测器输出功率最大时，即完成自适应光纤准直器中光纤端帽定位。参见图3和图4，本发明中功率监测器4包括一金属积分球401以及光电探测器402。所述金属积分球401包括内空的上半球403和内空下半球404，上半球403和下半球404相对拼合能够形成一个完整的内部为空腔的球体。所述上半球403和下半球404相互拼合的端面上相对设置有延长线过球心的凹槽405，供光纤从球体的一端的凹槽405笔直穿入，过球心后从另一端相对的凹槽405笔直穿出。凹槽405 对光纤还有限位、导向的作用，因此凹槽405的内凹截面与光纤的外截面相适应。所述上半球403和下半球404上的拼合端外缘均向外水平延伸形成折边，折边的四角位置均开设有螺孔407，上半球403和下半球404相对拼合后通过螺丝、螺帽紧固。在上半球403或下半球404的球面上开设有小孔406，作为金属积分球的输出窗口，在该小孔406内设置有光电探测器402。

输入准直器2输出的激光束进入自适应光纤准直器3中，经过自适应光纤准直器3中的准直透镜301聚焦进入自适应光纤准直器3中的第二光纤端帽303中，自适应光纤准直器3中的第二光纤端帽303 安装在其准直器底座302上。在自适应光纤准直器3中，采用压电陶瓷驱动第二光纤端帽303进行运动，确保光纤端帽能够准确高效的接收到输入激光。

自适应光纤准直器3中的第二光纤端帽303的尾纤作为功率监测器4中的输出传能光纤，输出传能光纤从金属积分球一端的凹槽405 笔直穿入，过球心后从另一端相对的凹槽405笔直穿出，光电探测器 402输出的电信号经输出导传输到控制器6，控制器6根据光电探测器402输出的电信号生成驱动信号，加载到自适应准直器3的压电陶瓷上，形成反馈控制，最终将输入激光高效的耦合进入自适应准直器 3的第二光纤端帽303的尾纤中。

参照图5，所述控制器6由主控模块601和2N个高压放大器602 组成。各光纤激光器1均连接到主控模块601上，各条光路上的功率探测器4的输出导线均连接到主控模块601上。

主控模块601由烧有控制软件的一片单片机或数字信号处理器 DSP或现场可编程门阵列FPGA组成，具备2N个数字信号双向接口和2N个模拟信号输出接口(N为光纤合束器5其输入光纤的数量)。其中，N个数字信号双向接口分别与N个功率探测器4的输出导线相连接，其余N个数字信号双向接口分别与N个参与合成的光纤激光器1相连接。2N个模拟信号输出接口分别与2N个高压放大器602 相连接。每两个高压放大器602与一个自适应光纤准直器3相连接，分别对应于自适应光纤准直器3的水平和竖直方向。

控制器6的输入为功率监测器4输出的光功率信号，输出为自适应光纤准直器3中的执行器件(自适应准直器3的压电陶瓷)，执行过程为：通过不断调节自适应准直器3中的执行器件，使功率监测器 4输出的光信号最大，其目的是让输入准直器2输出的激光尽可能多的耦合进入光纤合束器5的输入光纤中。

本发明中，主控模块10上的控制软件控制算法流程如下：

第一步，系统初始化；

第二步，控制各路光纤激光器低功率出光，比如5W；

第三步，获取各路光路中的功率监测器和光纤激光器的输出功率数据；

第四步，将功率监测器输出的功率值除以对应光纤激光器输出的功率值，获得各路光束的耦合效率。若各路耦合效率均大于用户设定值(例如98％)，则转到第五步；若某路或某几路耦合效率小于用户设定值(例如98％)但大于0，则转到第六步；若某路或某几路耦合效率小于0，则转到第七步。

第五步，控制各路光纤激光器按照用户设定值出光，直到使用完毕，系统关闭；

第六步，采用爬山法调节耦合效率较低路的自适应光纤准直器，即给光纤端帽控制装置施加微小的控制量(比如0.1微米)，观察其耦合效率变化情况，若效率增加则沿此方向继续调节，否则向相反方向进行调节，直到获得耦合效率的最大值。若此时各路光束耦合效率均大于设定值，则转到第五步；否则，转到第七步。

第七步，检查各路光纤激光器是否工作正常，检查输入准直器与自适应光纤准直器的光轴是否偏离较大，排除故障，转到第二步。

本发明的工作过程如下：

第一步，将参与合成的光纤激光器的输出端帽分别安装到输入准直器上，并固定好。

第二步，自适应光纤准直器、功率监测器、光纤激光器上电并处于待机状态；

第三步，开启控制器，并运行其内部软件程序，实现激光器满功率输出。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种插拔式高功率光纤激光合束系统，其特征在于：通过插拔方式将多台光纤激光器输出光束进行合成；各光纤激光器输出的激光的传输光路上均依次设有输入准直器、自适应准直器和功率监测器；

多台光纤激光器发出的激光通过各自输出尾纤上熔接的光纤端帽进行输出，光纤端帽与输入准直器上对应的机械接口插接，光纤端帽与输入准直器之间的连接处形成能够实现插拔的连接接口；

各光纤激光器输出的激光经光纤端帽输出后进入输入准直器，激光经输入准直器中的准直透镜准直输出，从输入准直器输出的光束经自适应准直器中的准直透镜聚焦耦合进入光纤合束器的输入光纤中，在光纤合束器的各输入光纤上安装有功率监测器；在光纤合束器中多束光束合为一束，光纤合束器其输出光纤熔接第三光纤端帽实现光束的输出；

控制器与功率监测器、自适应光纤准直器分别进行连接，功率监测器的输入是自适应光纤准直器输出光纤上的光信号，功率监测器的输出是代表激光功率的电信号，功率监测器输出的电信号经输出导线传输到控制器，控制器根据功率监测器输出的电信号生成驱动信号，加载到自适应准直器上，形成反馈控制，最终将输入激光高效的耦合进入自适应准直器的输出光纤中。

2.根据权利要求1所述的插拔式高功率光纤激光合束系统，其特征在于：各光纤激光器均与控制器连接，控制器可对光纤激光器的输出功率和启停进行控制，并可实时采集光纤激光器的输出功率值。

3.根据权利要求1或2所述的插拔式高功率光纤激光合束系统，其特征在于：所述自适应光纤准直器采用授权公告号为CN103823275B，专利号为201410115959X的发明专利中提供的二维倾斜控制的基于柔性铰链的自适应光纤准直器。

4.根据权利要求3所述的插拔式高功率光纤激光合束系统，其特征在于：基于柔性铰链的自适应光纤准直器其准直透镜口径大于等于输入准直器中的准直透镜口径，且其准直透镜焦距小于等于输入准直器的准直透镜焦距。

5.根据权利要求4所述的插拔式高功率光纤激光合束系统，其特征在于：输入准直器和自适应光纤准直器固定在光学平板上，且保证同一光路上的两准直器的光轴重合。

6.根据权利要求5所述的插拔式高功率光纤激光合束系统，其特征在于：光纤合束器输入光纤纤芯直径和数值孔径须大于等于参与合成所采用的光纤激光器输出光纤的纤芯直径和数值孔径。

7.根据权利要求1所述的插拔式高功率光纤激光合束系统，其特征在于：功率监测器包括一金属积分球以及光电探测器；所述金属积分球包括内空的上半球和内空的下半球，上半球和下半球相对拼合能够形成一个完整的内部为空腔的球体；所述上半球和下半球相互拼合的端面上相对设置有延长线过球心的凹槽，供光纤从球体的一端的凹槽笔直穿入，过球心后从另一端相对的凹槽笔直穿出；凹槽的内凹截面与光纤的外截面相适应；所述上半球和下半球上的拼合端外缘均向外水平延伸形成折边，折边的四角位置均开设有螺孔，上半球和下半球相对拼合后通过螺丝、螺帽紧固；在上半球或下半球的球面上开设有小孔，作为积分球输出窗口，在该小孔内设置有光电探测器。

8.根据权利要求7所述的插拔式高功率光纤激光合束系统，其特征在于：输入准直器输出的激光束进入自适应光纤准直器中，经过自适应光纤准直器中的准直透镜聚焦进入自适应光纤准直器中的光纤端帽中，自适应光纤准直器中的光纤端帽安装在其准直器底座上；在自适应光纤准直器中，采用压电陶瓷驱动光纤端帽进行运动，确保光纤端帽能够准确高效的接收到输入激光；

自适应光纤准直器中的光纤端帽的尾纤作为功率监测器中的输出传能光纤，输出传能光纤从球体的一端的凹槽笔直穿入，过球心后从另一端相对的凹槽笔直穿出，光电探测器输出的电信号经输出导传输到控制器，控制器根据光电探测器输出的电信号生成驱动信号，加载到自适应准直器的压电陶瓷上，形成反馈控制，最终将输入激光高效的耦合进入自适应准直器的光纤端帽的尾纤中。

9.根据权利要求1所述的插拔式高功率光纤激光合束系统，其特征在于：所述控制器由主控模块和2N个高压放大器组成；各光纤激光器均连接到主控模块上，各条光路上的功率监测器的输出导线均连接到主控模块上；

主控模块由烧有控制软件的一片单片机或数字信号处理器DSP或现场可编程门阵列FPGA组成，具备2N个数字信号双向接口和2N个模拟信号输出接口，N为光纤合束器其输入光纤的数量；其中，N个数字信号双向接口分别与N个功率监测器的输出导线相连接，其余N个数字信号双向接口分别与N个参与合成的光纤激光器相连接；2N个模拟信号输出接口分别与2N个高压放大器相连接；每两个高压放大器与一个自适应光纤准直器相连接，分别对应于自适应光纤准直器的水平和竖直方向。

10.根据权利要求9所述的插拔式高功率光纤激光合束系统，其特征在于：主控模块上的控制软件的控制流程如下：

第一步，系统初始化；

第二步，控制各路光纤激光器低功率出光，如5W；

第三步，获取各路光路中的功率监测器和光纤激光器的输出功率数据；

第四步，将功率监测器输出的功率值除以对应光纤激光器输出的功率值，获得各路光束的耦合效率；若各路耦合效率均大于用户设定值，则转到第五步；若某路或某几路耦合效率小于用户设定值但大于0，则转到第六步；若某路或某几路耦合效率小于0，则转到第七步；

第五步，控制各路光纤激光器按照用户设定值出光，直到使用完毕，系统关闭；

第六步，采用爬山法调节耦合效率较低路的自适应光纤准直器，即给光纤端帽控制装置施加微小的控制量，观察其耦合效率变化情况，若效率增加则沿此方向继续调节，否则向相反方向进行调节，直到获得耦合效率的最大值；若此时各路光束耦合效率均大于设定值，则转到第五步；否则，转到第七步；

第七步，检查各路光纤激光器是否工作正常，检查输入准直器与自适应光纤准直器的光轴是否偏离较大，排除故障，转到第二步。