光束的生成设备、方法和装置、存储介质及电子装置转让专利
申请号 : CN202111456587.3
文献号 : CN113872034B
文献日 : 2022-05-06
发明人 : 古杨 , 黄中亚 , 卢昆忠 , 闫大鹏
申请人 : 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种光束的生成设备,其特征在于,包括:光源模块、光束合成模块、光束激励模块和光束输出模块,其中,
所述光源模块与所述光束合成模块连接,所述光束合成模块与所述光束激励模块连接,所述光束激励模块与所述光束输出模块连接;
所述光源模块,用于生成多个单芯光束;
所述光束合成模块,用于将所述多个单芯光束合成目标形状的初始光束;
所述光束激励模块,用于通过所述目标形状的初始光束激励产生所述目标形状的目标光束;
所述光束输出模块,用于输出所述目标形状的目标光束;
其中,所述光源模块包括:多个单芯光纤和多个泵浦源,其中,所述多个泵浦源与所述多个单芯光纤一一对应,所述多个泵浦源中每个泵浦源与对应的单芯光纤连接,所述多个单芯光纤与所述光束合成模块连接;所述多个泵浦源中所述每个泵浦源,用于在对应的单芯光纤中生成单芯光束,得到所述多个单芯光束中的一个单芯光束;所述多个单芯光纤,用于将所述多个单芯光束传输至所述光束合成模块;
其中,所述光束的生成设备还包括:控制器,其中,所述控制器与所述多个泵浦源连接;
所述控制器,用于通过分别控制所述多个泵浦源的设备参数调整所述目标形状和所述目标光束的光束参数;
其中,所述光束激励模块包括:第一多芯光纤光栅,多芯有源光纤和第二多芯光纤光栅,其中,
所述第一多芯光纤光栅与所述光束合成模块连接,所述多芯有源光纤与所述第一多芯光纤光栅连接,所述第二多芯光纤光栅连接在所述多芯有源光纤与所述光束输出模块之间;
所述光束激励模块,用于通过所述目标形状的初始光束对所述多芯有源光纤进行激励,得到所述目标形状的目标光束。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述光束合成模块包括:多芯光纤耦合器,其中,
所述多芯光纤耦合器的输入端包括多个单芯光纤的输入接口,所述多芯光纤耦合器的输出端包括一个多芯光纤的输出接口;所述多个单芯光纤的输入接口与所述多个单芯光纤一一对应连接;所述多芯光纤的输出接口与所述光束激励模块连接;
所述多芯光纤耦合器,用于将所述多个单芯光纤传输的所述多个单芯光束耦合成所述目标形状的初始光束,并将所述目标形状的初始光束由所述一个多芯光纤的输出接口传输至所述光束激励模块。
3.一种光束的生成方法,其特征在于,应用于如权利要求1所述的光束的生成设备,所述方法包括:
生成多个单芯光束;
将所述多个单芯光束合成目标形状的初始光束;
通过所述目标形状的初始光束的激励生成所述目标形状的目标光束;
输出所述目标形状的目标光束;
其中,所述生成多个单芯光束,包括:获取所述目标形状和所述目标光束的光束参数;
根据所述目标形状和所述目标光束的光束参数,生成所述多个单芯光束。
4.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被处理器执行时实现所述权利要求3中所述的方法的步骤。
5.一种电子装置,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现所述权利要求3中所述的方法的步骤。
说明书 :
光束的生成设备、方法和装置、存储介质及电子装置
技术领域
背景技术
种应用场景,提高光的利用率,减少原材料损耗,增加成品率。目前市场上对于光学器件输
出的光进行整形的方法就是在光束输出口增加一个光束整形系统,来实现输出的光束的形
状满足需求,但是增加光束整形系统,会增加光学部分设计的复杂程度,增加其制备工时及
制备难度,也就增加了制程风险,并且需要额外使用更多的电力来驱动该系统工作,增加能
耗,需要光束整形系统的生成目标形状光束的系统的复杂程度较高。
发明内容
述光束合成模块与所述光束激励模块连接,所述光束激励模块与所述光束输出模块连接;
所述光源模块,用于生成多个单芯光束;所述光束合成模块,用于将所述多个单芯光束合成
目标形状的初始光束;所述光束激励模块,用于通过所述目标形状的初始光束激励产生所
述目标形状的目标光束;所述光束输出模块,用于输出所述目标形状的目标光束。
芯光纤连接,所述多个单芯光纤与所述光束合成模块连接;所述多个泵浦源中所述每个泵
浦源,用于在对应的单芯光纤中生成单芯光束,得到所述多个单芯光束中的一个单芯光束;
所述多个单芯光纤,用于将所述多个单芯光束传输至所述光束合成模块。
所述目标形状和/或所述目标光束的光束参数。
一个多芯光纤的输出接口;所述多个单芯光纤的输入接口与所述多个单芯光纤一一对应连
接;所述多芯光纤的输出接口与所述光束激励模块连接;所述多芯光纤耦合器,用于将所述
多个单芯光纤传输的所述多个单芯光束耦合成所述目标形状的初始光束,并将所述目标形
状的初始光束由所述一个多芯光纤的输出接口传输至所述光束激励模块。
有源光纤与所述第一多芯光纤光栅连接,所述第二多芯光纤光栅连接在所述多芯有源光纤
与所述光束输出模块之间;所述光束激励模块,用于通过所述目标形状的初始光束对所述
多芯有源光纤进行激励,得到所述目标形状的目标光束。
生成所述目标形状的目标光束;输出所述目标形状的目标光束。
光束。
二生成模块,用于通过所述目标形状的初始光束的激励生成所述目标形状的目标光束;输
出模块,用于输出所述目标形状的目标光束。
方法实施例中的步骤。
方法实施例中的步骤。
束激励模块与光束输出模块连接;光源模块,用于生成多个单芯光束;光束合成模块,用于
将多个单芯光束合成目标形状的初始光束;光束激励模块,用于通过目标形状的初始光束
激励产生目标形状的目标光束;光束输出模块,用于输出目标形状的目标光束,光源模块产
生的多个单芯光束经过光束合成模块合成目标形状的初始光束,目标形状的初始光束激励
光束激励模块产生目标形状的目标光束,最后光束输出模块将产生的目标形状的目标光束
输出,通过目标形状的初始光束激励生成目标形状的目标光束,从而得到目标形状的目标
光束,由于光束的生成设备直接输出目标形状的目标光束,不需要通过光束整形系统将生
成的光束进行整形才能得到目标形状的目标光束,减少了光束整形系统,也就减少了生成
目标形状光束的系统的光学器件的数量,因此,解决了生成目标形状光束的系统的复杂程
度较高问题,达到了降低生成目标形状光束的系统的复杂程度的效果。
附图说明
具体实施方式
和光束输出模块18,其中,所述光源模块12与所述光束合成模块14连接,所述光束合成模块
14与所述光束激励模块16连接,所述光束激励模块16与所述光束输出模块18连接;所述光
源模块12,用于生成多个单芯光束;所述光束合成模块14,用于将所述多个单芯光束合成目
标形状的初始光束;所述光束激励模块16,用于通过所述目标形状的初始光束激励产生所
述目标形状的目标光束;所述光束输出模块18,用于输出所述目标形状的目标光束。
模块将产生的目标形状的目标光束输出,通过目标形状的初始光束激励生成目标形状的目
标光束,从而得到目标形状的目标光束,由于光束的生成设备直接输出目标形状的目标光
束,不需要通过光束整形系统将生成的光束进行整形才能得到目标形状的目标光束,减少
了光束整形系统,也就减少了生成目标形状光束的系统的光学器件的数量,因此,解决了生
成目标形状光束的系统的复杂程度较高问题,达到了降低生成目标形状光束的系统的复杂
程度的效果。
对应的单芯光纤连接,所述多个单芯光纤与所述光束合成模块连接;所述多个泵浦源中所
述每个泵浦源,用于在对应的单芯光纤中生成单芯光束,得到所述多个单芯光束中的一个
单芯光束;所述多个单芯光纤,用于将所述多个单芯光束传输至所述光束合成模块。
且一一对应连接,这样每个泵浦源产生的单芯光束可以通过单芯光纤传输进光束合成模块
中。
参数调整所述目标形状和/或所述目标光束的光束参数。
不限于是规则的环形、不规则的环形、规则的形状、或者其他不规则的形状等等。上述目标
光束的光束参数可以但不限于包括:光束强度、能量、峰值功率、脉宽等等,控制器可以但不
限于通过调整每个泵浦源的设备参数来调整目标形状、目标光束的光束参数、或者目标形
状和目标光束的光束参数的等等。
的输出端包括一个多芯光纤的输出接口;所述多个单芯光纤的输入接口与所述多个单芯光
纤一一对应连接;所述多芯光纤的输出接口与所述光束激励模块连接;所述多芯光纤耦合
器,用于将所述多个单芯光纤传输的所述多个单芯光束耦合成所述目标形状的初始光束,
并将所述目标形状的初始光束由所述一个多芯光纤的输出接口传输至所述光束激励模块。
束经过多个单芯光纤通过多芯光纤耦合器的多个输入接口输入进多芯光纤耦合器,单芯光
束与单芯光纤以及多芯光纤耦合器的输入接口一一对应,最后通过多芯光纤耦合器输出接
口输出一个多芯光纤,该多芯光纤中每个芯中传输的光束就是进入光纤耦合器中的多个单
芯光束,该多芯光纤中传输的光束就是目标形状的初始光束,该多芯光纤将目标形状的初
始光束传输至光束激励模块。
连接,所述多芯有源光纤与所述第一多芯光纤光栅连接,所述第二多芯光纤光栅连接在所
述多芯有源光纤与所述光束输出模块之间;所述光束激励模块,用于通过所述目标形状的
初始光束对所述多芯有源光纤进行激励,得到所述目标形状的目标光束。
光束,上述多芯有源光纤可以但不限于相当于是光束产生装置中的增益介质,上述第一多
芯光纤光栅可以但不限于是多芯高反(HR)光纤光栅,上述第二多芯光纤光栅可以但不限于
是多芯低反(OC)光纤光栅,两个多芯光纤光栅共同的作用可以但不限于相当于是光束产生
装置中的谐振腔。
的数量可以根据需要调整为8、12、16等等可在圆周上等分的数字,由中心纤芯(1)及环绕纤
芯(2)的输出光斑天然形成类环形光斑的光束。
光栅),多芯有源光纤(6),多芯低反(OC)光纤光栅(7)(即上述第二多芯光纤光栅),包层光
滤除器(8),光纤隔离器(9),激光输出口(10),光束生成设备中采用光纤是多芯光纤,本实
施例中以6个环绕纤芯为例。
器中,耦合器中将7个单芯光纤合成一个多芯光纤,多芯光纤中的7个纤芯如图3所示排列,6
个环绕纤芯围绕着1个中心纤芯,也就是7束泵浦光通过7个纤芯的排列形成该排列的形状
从多芯光纤耦合器的输出口输出,形成目标形状的初始光束。
生的光束也为目标形状的。最终通过多芯低反(OC)光纤光栅输出的目标形状的光束传输进
入包层光滤除器(8)滤除包层光,使得传输出来的光束只包含光纤纤芯输出的光,将滤除包
层光之后的光束传输进入光纤隔离器(9),光纤隔离器是单向的,光束只能单向传输,阻止
通过激光输出口(10)的激光遇到障碍物返回的光,有效保护激光器中的光学器件,最终激
光输出口输出的光束也就是目标形状的目标光束,该激光器中还包括冷却装置,可以但不
限于用来对激光器以及激光器中各元件进行散热。
少了光束控制器件,无需增加该器件的控制模块,降低了能耗;由于泵浦源本身的输出光强
可以通过泵浦源上的电流进行调节,本身无需增加任何电学器件即可对环形光纤出射的激
光强度进行调谐,以满足不同使用场景的需求。
动终端的硬件结构框图。如图4所示,移动终端可以包括一个或多个(图4中仅示出一个)处
理器402(处理器402可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)
和用于存储数据的存储器404,其中,上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备
406以及输入输出设备408。本领域普通技术人员可以理解,图4所示的结构仅为示意,其并
不对上述移动终端的结构造成限定。例如,移动终端还可包括比图4中所示更多或者更少的
组件,或者具有与图4所示不同的配置。
的计算机程序,从而执行各种功能应用以及数据处理,即实现上述的方法。存储器404可包
括高速随机存储器,还可包括非易失性存储器,如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者
其他非易失性固态存储器。在一些实例中,存储器404可进一步包括相对于处理器402远程
设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不
限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
(Network Interface Controller,简称为NIC),其可通过基站与其他网络设备相连从而可
与互联网进行通讯。在一个实例中,传输装置406可以为射频(Radio Frequency,简称为RF)
模块,其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
束也就是目标形状的目标光束,由于光束生成的时候就生成目标形状的目标光束,不需要
通过光束整形系统将生成的光束进行整形才能得到目标形状的目标光束,减少了光束整形
系统,也就减少了生成目标形状光束的系统的光学器件的数量,因此,解决了生成目标形状
光束的系统的复杂程度较高问题,达到了降低生成目标形状光束的系统的复杂程度的效
果。
生成所述多个单芯光束。
束的数量,以及每个单芯光束的参数等等,上述目标光束的光束参数可以但不限于通过每
个单芯光束控制。
一一对应,所述多个泵浦源中每个泵浦源与对应的单芯光纤连接,所述多个单芯光纤与所
述光束合成模块连接;所述多个泵浦源中所述每个泵浦源,用于在对应的单芯光纤中生成
单芯光束,得到所述多个单芯光束中的一个单芯光束;所述多个单芯光纤,用于将所述多个
单芯光束传输至所述光束合成模块。
目标形状和/或所述目标光束的光束参数。
传输,然后将这多个传输着单芯光束的多个光纤合成一个多芯光纤,多芯光纤的纤芯的形
状可以但不限于是目标形状。
纤耦合器的输入端包括多个单芯光纤的输入接口,所述多芯光纤耦合器的输出端包括一个
多芯光纤的输出接口;所述多个单芯光纤的输入接口与所述多个单芯光纤一一对应连接;
所述多芯光纤的输出接口与所述光束激励模块连接;所述多芯光纤耦合器,用于将所述多
个单芯光纤传输的所述多个单芯光束耦合成所述目标形状的初始光束,并将所述目标形状
的初始光束由所述一个多芯光纤的输出接口传输至所述光束激励模块。
源光纤和第二多芯光纤光栅,其中,所述第一多芯光纤光栅与所述光束合成模块连接,所述
多芯有源光纤与所述第一多芯光纤光栅连接,所述第二多芯光纤光栅连接在所述多芯有源
光纤与所述光束输出模块之间;所述光束激励模块,用于通过所述目标形状的初始光束对
所述多芯有源光纤进行激励,得到所述目标形状的目标光束。
定的处理操作再输出目标形状的目标光束,处理操作可以但不限于包括:过滤,防反射等
等。
情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有
技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储
介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,计算
机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现,但是硬件,或
者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
束也就是目标形状的目标光束,由于光束生成的时候就生成目标形状的目标光束,不需要
通过光束整形系统将生成的光束进行整形才能得到目标形状的目标光束,减少了光束整形
系统,也就减少了生成目标形状光束的系统的光学器件的数量,因此,解决了生成目标形状
光束的系统的复杂程度较高问题,达到了降低生成目标形状光束的系统的复杂程度的效
果。
芯光纤连接,所述多个单芯光纤与所述光束合成模块连接;所述多个泵浦源中所述每个泵
浦源,用于在对应的单芯光纤中生成单芯光束,得到所述多个单芯光束中的一个单芯光束;
所述多个单芯光纤,用于将所述多个单芯光束传输至所述光束合成模块。
所述目标形状和/或所述目标光束的光束参数。
一个多芯光纤的输出接口;所述多个单芯光纤的输入接口与所述多个单芯光纤一一对应连
接;所述多芯光纤的输出接口与所述光束激励模块连接;所述多芯光纤耦合器,用于将所述
多个单芯光纤传输的所述多个单芯光束耦合成所述目标形状的初始光束,并将所述目标形
状的初始光束由所述一个多芯光纤的输出接口传输至所述光束激励模块。
有源光纤与所述第一多芯光纤光栅连接,所述第二多芯光纤光栅连接在所述多芯有源光纤
与所述光束输出模块之间;所述光束激励模块,用于通过所述目标形状的初始光束对所述
多芯有源光纤进行激励,得到所述目标形状的目标光束。
组合的形式分别位于不同的处理器中。
骤。
RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
骤。
的网络上,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装
置中由计算装置来执行,并且在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述
的步骤,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作
成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。