CN110071415A - 瞄准光束光纤侧耦合 - Google Patents

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Abstract

一种制造侧耦合结构的方法，其与将从瞄准光束光纤而来的瞄准光束耦合到激光束光纤中关联，该方法可以包括将涂层从激光束光纤的一部分去除和将涂层从瞄准光束光纤的一部分去除。方法可以进一步包括让瞄准光束光纤的所述部分与激光束光纤的所述部分物理接触，以便形成侧耦合结构。方法可以进一步包括对激光束光纤的所述部分和瞄准光束光纤的所述部分重新涂层，以便覆层侧耦合结构。

Description

瞄准光束光纤侧耦合
技术领域
本发明涉及光耦合器，且更具体地涉及用于将从而来的瞄准光束(可见光谱中的一波长的光束)耦合激光束光纤，以便有助于光纤激光器的激光输出的瞄准。
背景技术
光纤激光器是一种激光器，其中活性增益介质(active gain medium)是掺杂有能提供增益的元素的光纤，元素例如是铒、镱、钕、镝、镨、铥、钬、铋和/或诸如此类。在光纤激光器的运行中，输出激光通常通过光学输送光纤耦合，由此允许光容易地输送到可动聚焦元件，这在光纤激光器的激光输出例如用于材料处理应用(例如切割、焊接、雕刻、标记、和/或诸如此类)时很重要。在许多应用中，有用的是提供通过相同光学输送光纤输送的一种低功率可见瞄准光束，由此使得用户能在运行光纤激光器之前通过输出光学器件和/或在工件上调整光束位置。
发明内容
根据一些实施方式，一种制造方法可以包括从激光束光纤的一部分去除涂层；从瞄准光束光纤的一部分去除涂层；让瞄准光束光纤的所述部分与激光束光纤的所述部分物理接触，以便形成与将从瞄准光束光纤而来的瞄准光束耦合到激光束光纤中有关的侧耦合结构；和对激光束光纤的所述部分和瞄准光束光纤的所述部分重新涂层，以便覆层侧耦合结构。
根据一些实施方式，光耦合器可以包括主光纤，该主光纤包括主中间开口剥皮部分；次级光纤，包括次级中间开口剥皮部分，其中次级中间开口剥皮部分与主中间开口剥皮部分物理接触，以便将与次级光纤关联的次级光束耦合到主光纤的侧耦合结构；和涂层，围绕主中间开口剥皮部分和次级中间开口剥皮部分。
根据一些实施方式，光耦合器可以包括用于激光束的第一光纤，其中第一光纤包括围绕第一包层的第一涂层，该第一包层围绕第一纤芯，且其中第一光纤包括去除了第一涂层的第一部分；第二光纤，用于瞄准光束，其中第二光纤包括围绕第二纤芯的第二涂层，其中第二光纤包括去除了第二涂层的第二部分，且其中第二部分与第一部分物理接触，用于将从第二光纤而来的瞄准光束耦合到第一光纤中；和第三涂层，围绕第一部分和第二部分，其中第三涂层围绕第一涂层的在第一部分端部附近的部段和第二涂层的在第二部分端部附近的部段。
附图说明
图1A-1C是示例性侧耦合结构的示意图，其与将从瞄准光束光纤而来的瞄准光束耦合到激光束光纤中关联，如本文所述。
图2A-2D是显示了包括侧耦合结构的示例性激光系统的示意图。
图3是与激光系统关联的示意图，其中可使用本文所述的侧耦合结构实现包层与纤芯的耦合。
图4是用于制造本文所述的侧耦合结构的示例性过程的流程图
具体实施方式
示例性实施方式的以下详细描述参照了附随的附图。相同附图标记在不同附图中可以表示相同或相似的元件。
光纤激光器可以在可见光谱以外的光谱区域中运行且由此对人眼来说不可见。例如，镱掺杂的光纤激光器以约1微米(μm)的波长运行，其对人眼来说是不可见的。这光纤激光器用在材料处理应用(例如切割、雕刻、标记、焊接、和/或诸如此类)时会有问题，因为激光输出需要在材料处理期间瞄准期望位置。这里，因为激光输出对人眼不可见，激光输出的准确瞄准困难或不可能。为了解决该问题，可见光谱中的低功率激光器(本文称为瞄准光束)可耦合到激光束光纤，使得激光输出包括激光束和至少一部分瞄准光束。这里，瞄准光束的所述部分使得激光输出可见，由此实现瞄准。
在一些情况下，可使用自由空间光系统实现将瞄准光束耦合到激光束光纤。在这种情况下，均在自由空间中的激光束和瞄准光束通过一个或多个透镜准直，且二向色镜用于将瞄准光束和激光束组合。另一透镜随后将组合的光束聚焦回到激光束光纤。然而，自由空间光系统方法复杂且难以制造，因为多个自由空间光系统部件需要以高度准确性布置和对准。进而，自由空间光系统方法在光学方面不足，且因此实践中不期望使用。
在一些情况下，可使用熔锥光纤合束器(fused fiber combiner)将瞄准光束耦合到激光束光纤。在这种情况下，瞄准光束光纤和激光束光纤被加热，同时被伸展，以便形成熔合在一起的光纤。在操作中，瞄准光束可通过瞄准光束光纤和激光束光纤熔在一起的区域耦合到激光束光纤。然而，熔锥光纤合束器复杂且难以制造，因为例如需要执行加热和锥化加工。进而，所需的用于形成熔锥光纤合束器加热处理和锥化加工造成功率损耗、光束质量恶化和加热问题，由此使得光纤激光器性能恶化。例如，对激光束光纤纤芯(高功率激光被局限在其中)进行热处理或其他微扰(perturbation)会对激光束造成功率损耗，这是很关键的，尤其是在千瓦(kW)级光纤激光器的情况下。
本文所述的一些实施方式提供一种光耦合器，其与将从瞄准光束光纤而来的瞄准光束耦合到激光束光纤有关，且提供制造这种光耦合器的方法。该光耦合器在本文被称为侧耦合结构。侧耦合结构相对不太复杂且不难制造(例如与如上所述的自由空间光系统和熔锥光纤合束器方法相比)。
进一步地，如下所述，侧耦合结构的制造不要求加热或熔合(这在熔锥光纤合束器的情况下是需要的)，由此防止因加热或熔合过程造成的功率损耗、光束质量恶化、加热问题和/或诸如此类。
进而，如下所述，侧耦合结构允许瞄准光束的包层到纤芯(cladding-to-core)的耦合(例如使得瞄准光束局限在与输出激光束关联的三级光纤(tertiary fiber)，例如传输光纤)，其使得瞄准光束与同一纤维芯部中的激光信号光束共同传播，使得瞄准光束可更好地代表激光信号光束的取向和发散角，且可避免通过下游的包层光剥离器引起的包层透射损耗。进一步地，在一些实施方式中，侧耦合结构允许瞄准光束进行多次通过，这可实现增加的耦合效率，如下所述。
图1A-1C是示例性侧耦合结构100的示意图，其与将从瞄准光束光纤而来的瞄准光束耦合到激光束光纤中关联，如本文所述。
如图1A所示，侧耦合结构100可以包括激光束光纤102、一个或多个瞄准光束纤维104(例如瞄准光束光纤104-1到瞄准光束光纤104-N(N≥1))和涂层106。
激光束光纤102(本文有时称为主光纤或第一光纤)是能传递与光纤激光系统关联的信号光(而不是泵浦光)的光纤。在一些实施方式中，激光束光纤102可以传播激光束(例如与kW级光纤激光器关联的高功率光束，在本文有时称为主光束)，其被用在材料处理应用中，例如切割、焊接、雕刻、标记、和/或诸如此类。如所示的，激光束光纤102是一种光纤(例如双包层光纤)，其包括涂层102a(例如低折射率聚合物涂层)、包层102b(例如用于局限激光的包层)和纤芯102c(例如用于传递激光的纤芯)。在一些实施方式中，纤芯102c的尺寸(例如直径)可以为约8μm到约100μm的范围，例如30μm。在一些实施方式中，包层102b的尺寸(例如外径)可以约125μm到约1200μm的范围，例如600μm。在一些实施方式中，涂层102a的尺寸(例如外径)可以约250μm到约1500μm的范围，例如700μm。瞄准光束光纤104(本文有时称为次级光纤或第二光纤)是能传递瞄准光(例如在可见光谱内的相对低功率的光束)的光纤。在一些实施方式中，瞄准光束光纤104可以传播耦合到激光束光纤102的瞄准光束。在一些实施方式中，将瞄准光束耦合到激光束光纤102有助于激光束的瞄准(例如因为激光输出将包括可见光谱内的光)。如所示的，给定的瞄准光束光纤104包括涂层104a和纤芯104b(例如瞄准光束光纤104-1包括涂层104-1a和纤芯104-1b，瞄准光束光纤104-N包括涂层104-Na和纤芯104-Nb)。在一些实施方式中，纤芯104b的尺寸(例如直径)可以为约80μm到约400μm的范围，例如125μm。在一些实施方式中，涂层104a的尺寸(例如外径)可以约100μm到约600μm的范围，例如250μm。应注意，瞄准光束光纤104可以不包括玻璃包层(例如光纤仅包括玻璃纤芯和优选为低折射率聚合物的涂层，由此用作针对纤芯的波导包层)。在一些实施方式中，瞄准光束光纤104的尺寸(例如横截面面积)可以小于或等于激光束光纤102的尺寸的约一半(例如以便使得在通过侧耦合结构100耦合之后，激光束光纤102中瞄准光束功率的一部分大于瞄准光束光纤104中的瞄准光束功率)。
如图1A所示，激光束光纤102的涂层102a从激光束光纤102的一部分去除。类似地，涂层104a从瞄准光束光纤104的一部分去除。换句话说，在侧耦合结构100中，涂层102a和涂层104a在激光束光纤102和瞄准光束光纤104的所述部分中分别不存在(即已经从其去除)。在一些实施方式中，激光束光纤102的所述部分(涂层102a从该部分去除)和/或瞄准光束光纤104的所述部分(涂层104a从该部分去除)可以具有约20毫米(mm)到约200mm范围的长度。
在一些实施方式中，使用涂层102a和/或涂层104a可使用中间开口剥皮过程(window stripping process)分别从激光束光纤102或瞄准光束光纤104去除。中间开口剥皮是可用于从光纤的一部分剥离涂层的过程。应注意，中间开口剥皮不要求对激光束光纤120的纤芯102c的热处理或其他微扰，且因此激光束光纤102(例如纤芯102c)不因中间开口剥皮而被不利地压紧。
如进一步所示的，给定瞄准光束光纤104的所述部分(涂层104a从该部分去除)与激光束光纤102的所述部分(涂层102a从该部分去除)物理接触。如所示的，瞄准光束光纤104的去除了涂层104a的部分(称为本文瞄准光束光纤的所述部分)和激光束光纤102的去除了涂层102a的部分(本文称为激光束光纤102的所述部分)之间的物理接触是瞄准光束光纤104的纤芯104b和激光束光纤102的包层102b之间的物理接触。在一些实施方式中，可以通过将瞄准光束光纤104的围绕激光束光纤102的所述部分缠绕并对瞄准光束光纤104施加拉张力(例如在缠绕期间或之后)来提供这种物理接触。在一些实施方式中，瞄准光束光纤104的所述部分围绕激光束光纤102的所述部分缠绕，使得瞄准光束光纤104的所述部分绕激光束光纤102的所述部分经过完整的十圈或更少圈。瞄准光束光纤104的所述部分围绕激光束光纤102的所述部分缠绕(使得瞄准光束光纤104的所述部分与激光束光纤102的所述部分物理接触)形成侧耦合结构100，其允许瞄准光束从瞄准光束光纤104耦合到激光束光纤102。
在一些实施方式中，单个瞄准光束光纤104(涂层104a的一部分被去除)可以围绕激光束光纤102的所述部分缠绕，其例子显示在图2A中且针对该图在下文进行描述。
在一些实施方式中，多个(即至少两个)瞄准光束纤维104(其每一个的相应涂层104a的一部分被去除)可以围绕激光束光纤102的所述部分缠绕(例如使得每一个瞄准光束光纤104的纤芯104b与激光束光纤102的包层102b物理接触)，针对图2B在下文描述其例子。在一些实施方式中，包括多个瞄准光束纤维104可以在侧耦合结构100中实现增加的耦合瞄准光束功率。另外或替换地，包括多个瞄准光束纤维104可以允许使用侧耦合结构100进行背反射监测，针对图2C在下文描述其例子。另外或替换地，包括多个瞄准光束纤维104可以允许瞄准光束多次经过(例如两次经过)侧耦合结构100，针对图2D在下文描述其例子。
进一步如图1A所示，涂层106c(例如低折射率聚合物涂层)可以围绕侧耦合结构100。换句话说，涂层106可以围绕激光束光纤102的所述部分和瞄准光束光纤104的所述部分(例如使得瞄准光束光纤104的所述部分和激光束光纤102的所述部分被重新涂层)。涂层106可以在瞄准光束光纤104的所述部分围绕激光束光纤102的所述部分缠绕之后施加到瞄准光束光纤104的所述部分和激光束光纤102的所述部分。例如，在一些实施方式中，侧耦合结构100可以被置于管108中(例如二氧化硅U型管)(图1A未示出)，且管108可以填充有涂层材料以便施加涂层106。在一些实施方式中，涂层106的尺寸(例如厚度)可以为约600μm到约6mm的范围，例如3mm。
图1B是在图1A所示的线1B—1B处的侧耦合结构100的示例性截面图。如图1B所示，通过已经去除了涂层102a和涂层104a的所述这些部分，纤芯104b与包层102b物理接触，且包层102b和纤芯104b被涂层106包围。管108(侧耦合结构100可以布置在其中)显示在图1B中。
图1C是操作期间在线1B–1B处的侧耦合结构100的示例性截面图。如图1C所示，在操作中，在瞄准光束通过侧耦合结构100(例如纤芯104b的与包层102b物理接触的所述部分)传播时，通过瞄准光束光纤104传递的瞄准光束可以耦合到激光束光纤102(例如包层102b和/或纤芯102c)。这里，由于瞄准光束光纤104的所述部分和激光束光纤102的所述部分之间的物理接触，瞄准光束将至少部分地耦合到激光束光纤102(例如使得瞄准光束在侧耦合结构100的端部处通过包层102b和/或纤芯102c传播)。
图1A-1C是出于展示的目的作为例子提供的，且其他例子也是可以的。例如，图1A-1C所示的所述部分的尺寸、数量、取向和布置方式、层、和部件是作为例子提供的。实践中，与所示的相比，侧耦合结构100可以额外的部分、层、和/或部件；更少的部分、层、和/或部件；不同的部分、层、和/或部件；不同地布置的部分、层、和/或部件；大小设不同的部分、层、和/或部件，和/或诸如此类。例如，尽管未示出，但是在一些实施方式中，侧耦合结构100可以在激光束光纤102的端部(例如输入端或输出端)处或附近包括包层光剥离器。
图2A-2D是显示了包括侧耦合结构100的示例性激光系统的示意图。
图2A是包括侧耦合结构100的激光系统200的示意图，该侧耦合结构100包括单个瞄准光束光纤104。如图2A所示，激光系统200可以包括侧耦合结构100、激光光源210、瞄准光源212、和输出线缆214。如图2A所示，在激光系统200中，侧耦合结构100包括单个瞄准光束光纤104。
激光光源210是能提供激光束的光源。例如，激光光源210可包括高功率光纤激光器(例如kW级光纤激光器)，或另一类型的光纤激光器，或具有光纤耦合输出的自由自由空间激光器。在一些实施方式中，激光光源210可以包括与产生、传递、和/或传播激光束关联的一个或多个部件。例如，激光光源210可以包括泵浦合束器、一个或多个高反射光纤布拉格光栅(FBG)、一个或多个输出耦合器、一个或多个包层光剥离器、和/或诸如此类。在一些实施方式中，如图2A所示，激光光源210可以布置为向侧耦合结构100的激光束光纤102的输入端(例如图2A中激光束光纤102的左端)提供激光束。
瞄准光源212是能提供瞄准光束的光源(例如用于耦合到通过激光光源210提供的激光束)。例如，瞄准光源212可包括激光二极管，其提供可见光谱内的光(例如红光、绿光、蓝光和/或诸如此类)。
输出线缆214是能传播通过激光光源210提供的激光束和一部分瞄准光束(例如通过瞄准光源212提供的耦合到激光束光纤102的一部分瞄准光束)的部件。在一些实施方式中，输出线缆214可以是与提供激光输出关联的部件(例如使得激光输出可用在材料处理应用中)。在一些实施方式中，输出线缆214可以包括三级光纤(例如传输光纤)、包层光剥离器、连接件(例如与将三级光纤连接到处理头关联)和/或诸如此类。
如图2A所示，侧耦合结构100可在激光光源210、瞄准光源212、和输出线缆214之间拼接。例如，激光光源210可拼接到激光束光纤102的输入端，输出线缆214可拼接到激光束光纤102的输出端、且瞄准光源212可拼接到瞄准光束光纤104的输入端。
在操作中，通过瞄准光源212提供的瞄准光束通过瞄准光束光纤104传递，且在瞄准光束通过侧耦合结构100(例如通过与包层102b物理接触的纤芯104b的所述部分)传播时耦合到激光束光纤102(例如包层102b和/或纤芯102c)。这里，瞄准光束光纤104的纤芯104b和激光束光纤102的包层102b之间的物理接触使得瞄准光束至少部分地耦合到激光束光纤102。结果，在侧耦合结构100的输出端，瞄准光束的至少一部分通过包层102b和/或纤芯102c传播，且将耦合到输出线缆214。
图2B是包括侧耦合结构100的激光系统220的示意图，该侧耦合结构100包括多个瞄准光束纤维104。激光系统220类似于激光系统200，但是激光系统200的侧耦合结构100包括至少两个瞄准光束纤维104和两个瞄准光源212。激光系统220可以以类似于针对图2A如上所述的方式操作。
然而，与激光系统200相比，耦合到激光束光纤102的瞄准光束功率的量可以增加(例如与激光系统200中实现的耦合瞄准光束功率的量相比)，因为侧耦合结构100包括多个瞄准光束纤维104和多个瞄准光源212。在一些实施方式中，耦合瞄准光束功率的增加可以与包括在侧耦合结构100中的瞄准光束纤维104和瞄准光源212的数量成比例(例如耦合瞄准光束功率的量随侧耦合结构100中瞄准光束纤维104和瞄准光源212的数量的增加而增加)。
图2C是包括侧耦合结构100的激光系统240的示意图，该侧耦合结构100包括多个瞄准光束纤维104，以便使用侧耦合结构100实现背反射监测。激光系统240类似于激光系统220，但是激光系统240包括背反射监测器216。
背反射监测器216是能监测(例如测量、检测、确定、和/或诸如此类)沿从输出线缆214朝向激光光源210的方向通过激光系统240向回反射(例如通过机加工部分)的功率量的部件。在一些实施方式中，需要背反射监测，以便确保朝向激光光源210向回反射的功率量足够低，而不会损坏激光光源210。如图2C所示，背反射监测器216可以拼接到瞄准光束光纤104的输入端(例如并非与瞄准光源212拼接的瞄准光束光纤104)。
图2D是包括侧耦合结构100的激光系统260的示意图，该侧耦合结构100包括多个瞄准光束纤维104，以便实现瞄准光束多次经过侧耦合结构100。如图2D所示，第一瞄准光束光纤104的输出端可耦合到第二瞄准光束光纤104的输入端。这种布置方式用于瞄准光束两次经过侧耦合结构100。以此方式，残余瞄准光束(例如在经过侧耦合结构100之后保留在第一瞄准光束光纤104中的一部分瞄准光束)第二次经过侧耦合结构100由此增加耦合效率。额外瞄准光束纤维104可以以相似的方式耦合(例如以便实现多于两次经过侧耦合结构100且进一步增加耦合效率)。
图2A-2D是出于展示的目的作为例子提供的，且其他例子也是可以的。例如，图2A-2D所示的部件的尺寸、数量、取向和布置方式是作为例子提供的。实践中，与所示的相比，激光系统200、激光系统220、激光系统240、和/或激光系统260可以包括额外部件、更少部件、不同部件、不同布置的部件、不同大小的部件和/或诸如此类。
图3是与激光系统300关联的示意图，其中可通过不同光纤的拼接使用侧耦合结构100实现包层与纤芯的耦合。
在图3中，激光束光纤102的输出端耦合到输出线缆214(例如三级光纤，例如传输光纤)。在一些实施方式中，激光束光纤102的纤芯的特征可以与三级光纤的纤芯的特征不同，以便使得耦合到激光束光纤102的一部分瞄准光束被局限在三级光纤的纤芯中。纤芯102c和三级光纤的纤芯之间不同的特征例如可以是纤芯尺寸(例如直径)、纤芯数值孔径(numerical aperture：NA)、纤芯折射率分布(refractive-index profile)和/或诸如此类。在一些实施方式中，在一些实施方式中，三级光纤的纤芯尺寸和/或纤芯NA大于纤芯102c的相应值。
如图3所示，瞄准光束的第一部分(图3中标记为附图标记302)和瞄准光束的第二部分(图3中标记为附图标记304)可以在激光束光纤102的包层102b中传播。如进一步所示的，由于纤芯102c与三级光纤的纤芯不同的特征，瞄准光束的第一部分可以被三级光纤的纤芯捕捉，而瞄准光束的第二部分则不会。这里，瞄准光束的第一部分(即目前被局限在三级光纤的纤芯中的那部分瞄准光束)通过包层光剥离器保留下来，而瞄准光束的第二部分(即未被局限在三级光纤的纤芯的那部分)至少部分地被去除。
图3出于展示的目的作为例子提供，且可以想到其他例子。例如，图3所示的部件的尺寸、数量、取向和布置方式是作为例子提供的。实践中，与所示的相比，激光系统300可以包括额外的部件、更少的部件、不同部件、不同布置的部件、大小不同的部件和/或诸如此类。
图4是用于制造如上所述侧耦合结构100的示例性过程400的流程图。
如图4所示，过程400可以包括从激光束光纤的一部分去除涂层(图块410)。例如，涂层102a可以从激光束光纤102的一部分去除，如上所述。在一些实施方式中，激光束光纤102的去除了涂层102a的所述部分可以具有约20mm到约200mm范围的长度。在一些实施方式中，可以使用中间开口剥皮过程从激光束光纤102的所述部分去除涂层102a。
进一步如图4所示，过程400可以包括从瞄准光束光纤的一部分去除涂层(图块420)。例如，涂层104a可以从瞄准光束光纤104的一部分去除，如上所述。在一些实施方式中，瞄准光束光纤104的去除了涂层104a的所述部分可以具有约20mm到约200mm范围的长度。在一些实施方式中，可以使用中间开口剥皮过程从瞄准光束光纤104的所述部分去除涂层104a。
进一步如图4所示，过程400可以包括让瞄准光束光纤的所述部分和激光束光纤的所述部分物理接触，以便形成与将从瞄准光束光纤而来的瞄准光束耦合到激光束光纤中有关的侧耦合结构(图块430)。例如，瞄准光束光纤104的所述部分可以与激光束光纤102的所述部分物理接触，以便形成与将从瞄准光束光纤104而来瞄准光束耦合到激光束光纤102中有关的侧耦合结构100。
在一些实施方式中，可以通过将瞄准光束光纤104的围绕激光束光纤102的所述部分缠绕并对瞄准光束光纤104施加拉张力(例如在缠绕期间或之后)来提供这种物理接触。在一些实施方式中，瞄准光束光纤104的所述部分围绕激光束光纤102的所述部分缠绕，使得瞄准光束光纤104的所述部分绕激光束光纤102的所述部分经过完整的十圈或更少圈。在一些实施方式中，瞄准光束光纤104的所述部分和激光束光纤102的所述部分之间的物理接触是瞄准光束光纤104的纤芯104b和激光束光纤102的包层102b之间的物理接触。
进一步如图4所示，过程400可以包括对激光束光纤的所述部分和瞄准光束光纤的所述部分重新涂层，以便覆层侧耦合结构(图块440)。例如，涂层106可以施加到激光束光纤102的所述部分和瞄准光束光纤104的所述部分，以便覆层侧耦合结构100。在一些实施方式中，涂层106可以是低折射率聚合物涂层。在一些实施方式中，涂层106可以施加到瞄准光束光纤104的所述部分和激光束光纤102的所述部分的露出部位(例如每一个部分的不彼此物理接触的部位)。在一些实施方式中，涂层106可以施加在侧耦合结构100端部附近的涂层104a和/或涂层102a的一些部位上方。
过程400可以包括额外步骤或实施方式，例如下文所述和/或本文其他位置所述的任何单个步骤或实施方式或步骤或实施方式的任何组合。
在一些实施方式中，瞄准光束光纤104是第一瞄准光束光纤104，且过程500可以进一步包括从第二瞄准光束光纤104去除涂层，且让第二瞄准光束光纤104的所述部分与激光束光纤102的所述部分物理接触。在一些实施方式中，在侧耦合结构100中包括多个瞄准光束纤维104可以允许侧耦合结构100中的耦合瞄准光束功率增加，可以允许使用侧耦合结构100进行背反射监测，和/或可以允许瞄准光束多次经过(例如两次经过)侧耦合结构100，如本文其他位置所述。
虽然图4显示了过程400的示例性图块，但是在一些实施方式中，与图4所示的图块相比，过程400可以包括额外的图块、更少的图块、不同的图块或不同布置的图块。另外或替换地，过程400中的两个或更多图块可以并行执行。
本文所述的一些实施方式提供与将从瞄准光束光纤104而来的瞄准光束耦合到激光束光纤102中有关的侧耦合结构100，且提供制造侧耦合结构100的方法。如上所述，与用于耦合瞄准光束和激光束的自由空间光系统方法和用于耦合瞄准光束和激光束的熔锥光纤合束器方法相比，侧耦合结构100相对不太复杂且不难以制造，同时能改善光学性能。
前文内容提供了展示和描述，但是目的不是要将实施方式穷尽或限制为所公开的确切形式。可以在上述内容的启发下或从具体实施方式的实施过程中做出改变和修改。
即使特征的具体组合记载于权利要求中和/或公开在说明书中，这些组合的目的也不是限制本发明的可能实施方式。事实上，许多这些特征可以以权利要求中未具体记载和/或说明书中未具体公开的各种方式组合。虽然每一个从属权利要求可以直接从属于仅一个权利要求，但是可行实施方式的公开包括与权利要求书中每个其他权利要求组合的每个从属权利要求。
本文使用的元件、动作或指令都不应被理解为是关键或必不可少的，除非另有描述。还有，如本文使用的，冠词“一”目的是包括一个或多个项目，且可以与“一个或多个”替换使用。进而，如本文使用的，术语“组”应是包括一个或多个项目(例如相关项目，非相关项目，相关项目和非相关项目的组合等)，且可以与“一个或多个”替换使用。在指仅一个项目的情况下，使用术语“仅一个”或相似用语。还有，如本文使用的，术语“具有”、“包括”、“包含”等应是开放性的术语。进一步地，短语“基于”应是“至少部分地基于”，除非另有说明。

Claims (22)

1.一种制造方法，包括：
从激光束光纤的一部分去除涂层；
从瞄准光束光纤的一部分去除涂层；
让瞄准光束光纤的所述部分与激光束光纤的所述部分物理接触，以便形成与将从瞄准光束光纤而来的瞄准光束耦合到激光束光纤中有关的侧耦合结构；和
对激光束光纤的所述部分和瞄准光束光纤的所述部分重新涂层，以便覆层侧耦合结构。
2.如权利要求1所述的方法，其中让瞄准光束光纤的所述部分与激光束光纤的所述部分物理接触包括：
围绕激光束光纤的所述部分缠绕瞄准光束光纤的所述部分；和
在围绕激光束光纤的所述部分缠绕瞄准光束光纤的所述部分期间或之后对瞄准光束光纤施加拉张力。
3.如权利要求2所述的方法，其中瞄准光束光纤的所述部分围绕激光束光纤的所述部分缠绕使得瞄准光束光纤的所述部分绕激光束光纤的所述部分经过完整的十圈或更少圈。
4.如权利要求1所述的方法，其中瞄准光束光纤是第一瞄准光束光纤，
其中方法进一步包括：
从第二瞄准光束光纤的一部分去除涂层；和
让第二瞄准光束光纤的所述部分与激光束光纤的所述部分物理接触，以便实现以下中的至少一个：
增加侧耦合结构中的耦合瞄准光束功率，
允许使用侧耦合结构进行背反射监测，或
允许瞄准光束两次经过侧耦合结构。
5.如权利要求1所述的方法，其中激光束光纤的所述部分具有20mm到约200mm范围的长度。
6.如权利要求1所述的方法，其中使用中间开口剥皮过程从激光束光纤的所述部分去除涂层或从瞄准光束光纤的所述部分去除涂层。
7.如权利要求1所述的方法，其中瞄准光束光纤的所述部分和激光束光纤的所述部分之间的物理接触是瞄准光束光纤的包层和激光束光纤的包层之间的物理接触。
8.如权利要求1所述的方法，其中瞄准光束光纤包括玻璃纤芯和低折射率聚合物涂层。
9.如权利要求1所述的方法，其中用低折射率聚合物对激光束光纤的所述部分和瞄准光束光纤的所述部分重新涂层。
10.如权利要求1所述的方法，其中激光束光纤是包括纤芯、包层、和涂层的双包层光纤，纤芯用于传递激光，
其中激光束光纤的涂层是低折射率聚合物涂层。
11.一种光耦合器，包括：
主光纤，包括主中间开口剥皮部分；
次级光纤，包括次级中间开口剥皮部分，
其中次级中间开口剥皮部分与主中间开口剥皮部分物理接触，以便形成将与次级光纤关联的次级光束耦合到主光纤的侧耦合结构；和
涂层，围绕主中间开口剥皮部分和次级中间开口剥皮部分。
12.如权利要求11所述的光耦合器，其中次级光纤的输入耦合到提供次级光束的光源。
13.如权利要求11所述的光耦合器，其中光耦合器进一步包括：
另一次级光纤，包括另一次级中间开口剥皮部分，
其中其另一次级中间开口剥皮部分与主中间开口剥皮部分物理接触，以便形成侧耦合结构。
14.如权利要求13所述的光耦合器，其中另一次级光纤的输入耦合到背反射监测器，该背反射监测器与监测关联于主光纤的主光束的背反射有关。
15.如权利要求13所述的光耦合器，其中次级光纤的输出耦合到另一次级光纤的输入，以便让次级光束两次经过光耦合器。
16.如权利要求11所述的光耦合器，其中主光纤的输出端耦合到三级光纤，
其中主光纤纤芯的特征不同于三级光纤纤芯的特征，以便使得次级光束的一部分局限在三级光纤的纤芯中。
17.如权利要求11所述的光耦合器，其中主光纤的输出端耦合到三级光纤，
其中三级光纤包括包层光剥离器，以至少部分地去除未局限在三级光纤的纤芯中的那部分次级光束。
18.如权利要求11所述的光耦合器，其中主光纤的输出端耦合到三级光纤，且其中具有以下中的至少一个特征：
三级光纤纤芯的尺寸大于主光纤纤芯的尺寸；或
三级光纤的数值孔径大于主光纤的数值孔径。
19.如权利要求11所述的光耦合器，其中次级光束在可见光谱内。
20.如权利要求11所述的光耦合器，其中主光纤用于接收与材料处理应用关联的高功率光束。
21.如权利要求11所述的光耦合器，其中次级光纤的所述部分和主光纤的所述部分之间的物理接触是次级光纤的纤芯和主光纤的包层之间的物理接触。
22.一种光耦合器，包括：
第一光纤，用于激光束，
其中第一光纤包括围绕第一包层的第一涂层，该第一包层围绕第一纤芯，且
其中第一光纤包括去除了第一涂层的第一部分；
第二光纤，用于瞄准光束，
其中第二光纤包括围绕第二纤芯的第二涂层，
其中第二光纤包括去除了第二涂层的第二部分，且
其中第二部分与第一部分物理接触，用于将来自第二光纤的瞄准光束耦合到第一光纤中；和
第三涂层，围绕第一部分和第二部分，
其中第三涂层围绕第一涂层的在第一部分端部附近的部段和第二涂层的在第二部分端部附近的部段。
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