一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置技術(shù)方案，該方案包括有二極管激光光源、第一光柵、第二光柵和外腔鏡；二極管激光光源包括有二極管激光疊陣、快軸準(zhǔn)直透鏡和慢軸準(zhǔn)直透鏡；二極管激光光源輸出的激光束入射到第一光柵上發(fā)生衍射，衍射后的光束射入第二光柵上，光束經(jīng)過(guò)第二光柵合束后射入外腔鏡；外腔鏡與光束傳播方向垂直，其作用是提供反饋激光同時(shí)實(shí)現(xiàn)激光的輸出。該方案對(duì)二極管激光光源與第一光柵之間的距離、第二光柵與外腔鏡之間的距離無(wú)嚴(yán)格要求，光路空間體積減小，裝調(diào)方便靈活，增加了系統(tǒng)的可靠性及工程可行性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，公知的技術(shù)是，二極管激光器具有波長(zhǎng)覆蓋范圍廣、電光轉(zhuǎn)化效率高、體積小、成本低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在軍事國(guó)防、工業(yè)加工、衛(wèi)生醫(yī)療、科學(xué)研究等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，但目前商用二極管激光器單元輸出功率低、光束質(zhì)量差等缺點(diǎn)限制了它的直接應(yīng)用?；谕馇环答伒墓庾V合成技術(shù)在實(shí)現(xiàn)二極管激光輸出功率放大的同時(shí)可保證高光束質(zhì)量，理論上合成后的光束質(zhì)量與參與合成的單個(gè)發(fā)光單元相當(dāng)，名為《基于外腔反饋的寬帶二極管激光光譜合成研究》(Spectral beam combining of a broad-striped1de laser array in an external cavity, Daneu V.，Sanchez A.，F(xiàn)an T.Y.et al.0ptics Letters，2000，25 (6) ,405-407.)的文章對(duì)其基本原理進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，該技術(shù)近年來(lái)引起了國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注。
[0003]現(xiàn)有的二極管激光器光譜合成研究中都采用了二極管激光陣列、變換柱透鏡、光柵和外腔鏡的光路布局，要求二極管激光陣列和光柵分別嚴(yán)格位于變換柱透鏡前后焦面上，調(diào)節(jié)精度要求高，難度大；為了在一定增益帶寬內(nèi)合成盡可能多的發(fā)光單元，需壓窄合成后輸出激光的光譜線寬，只能通過(guò)更換長(zhǎng)焦距的變換柱透鏡實(shí)現(xiàn)，柱透鏡加工難度較大，像差控制精度較低，且全系統(tǒng)空間體積成倍增加，這是現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的，就是為了克服已有二極管激光光譜合成系統(tǒng)中元件位置精度要求高、光譜參數(shù)調(diào)節(jié)靈活性低和空間體積大等不足，而提供一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置的技術(shù)方案，該方案對(duì)二極管激光光源與第一光柵之間的距離、第二光柵與外腔鏡之間的距離無(wú)嚴(yán)格要求，光路空間體積減小，裝調(diào)方便靈活，增加了系統(tǒng)的可靠性及工程可行性。
[0005]本方案是通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置，包括有二極管激光光源、第一光柵、第二光柵和外腔鏡；二極管激光光源包括有二極管激光疊陣、快軸準(zhǔn)直透鏡和慢軸準(zhǔn)直透鏡；二極管激光光源輸出的激光束入射到第一光柵上發(fā)生衍射，衍射后的光束射入第二光柵上，光束經(jīng)過(guò)第二光柵合束后射入外腔鏡；外腔鏡與光束傳播方向垂直，其作用是提供反饋激光同時(shí)實(shí)現(xiàn)激光的輸出。
[0006]作為本方案的優(yōu)選:快軸準(zhǔn)直透鏡和慢軸準(zhǔn)直透鏡分別在快軸方向和慢軸方向上對(duì)二極管激光疊陣輸出的光束進(jìn)行準(zhǔn)直。
[0007]作為本方案的優(yōu)選:二極管激光疊陣的發(fā)光單元前腔面鍍有耐強(qiáng)光減反膜。
[0008]作為本方案的優(yōu)選:第一光柵和第二光柵選用透射式光柵或反射式光柵，兩塊光柵平行放置，光柵中心波長(zhǎng)和光柵常數(shù)等參數(shù)完全相同，光柵的外形尺寸與通光口徑相匹配設(shè)置。
[0009]作為本方案的優(yōu)選:通過(guò)改變第一光柵和第二光柵的間距能調(diào)節(jié)輸出激光的譜線寬度，通過(guò)調(diào)整入射光束與光柵的夾角能調(diào)節(jié)輸出激光的中心波長(zhǎng)，而不改變輸出激光的光軸方向。
[0010]作為本方案的優(yōu)選:外腔鏡為平面分光鏡，前表面鍍耐強(qiáng)光分光膜，反射率為10°/Γ30%，后表面鍍耐強(qiáng)光減反膜，剩余反射率小于0.5%。
[0011]本發(fā)明的一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置，其基本原理是:采用兩塊平行放置的光柵和反饋外腔鏡對(duì)二極管激光在慢軸方向上進(jìn)行光譜合成，使每個(gè)發(fā)光單兀發(fā)出的光束在遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)同時(shí)重合，實(shí)現(xiàn)輸出功率疊加的同時(shí)保證高的光束質(zhì)量，理論上合成后的光束質(zhì)量與單個(gè)發(fā)光單元相當(dāng)。二極管激光光源上不同發(fā)光單元輸出的激光束波長(zhǎng)不同，按照特定角度入射到第一光柵上發(fā)生衍射，不同發(fā)光單元發(fā)出的光束在第二光柵上完全重合，之后沿相同方向出射，外腔鏡置于第二光柵之后，鏡面與光束傳播方向垂直，提供反饋激光反饋用于鎖定每個(gè)發(fā)光單元的輸出波長(zhǎng)，同時(shí)作為輸出腔鏡實(shí)現(xiàn)激光輸出。
[0012]本方案的有益效果可根據(jù)對(duì)上述方案的敘述得知，由于在該方案中采用了平行雙光柵和外腔鏡對(duì)二極管激光器在慢軸方向進(jìn)行光譜合成，減少了柱面透鏡的使用，元件加工難度降低，合成系統(tǒng)像差減??；合成系統(tǒng)對(duì)二極管激光光源與第一光柵之間的距離、第二光柵與外腔鏡之間的距離無(wú)嚴(yán)格要求，光路空間體積減小，裝調(diào)方便靈活，增加了系統(tǒng)的可靠性及工程可行性；通過(guò)調(diào)整第一光柵和第二光柵的間距，可調(diào)整合成系統(tǒng)輸出激光的譜線寬度，通過(guò)調(diào)整入射光束與光柵的夾角，可靈活調(diào)節(jié)輸出激光的中心波長(zhǎng)，而不改變輸出激光的光軸方向。
[0013]由此可見(jiàn)，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見(jiàn)的。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置中二極管激光光源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中，1為二極管激光光源，2為第一光柵，3為第二光柵，4為外腔鏡，5為二極管激光陣列，6為快軸準(zhǔn)直透鏡，7為慢軸準(zhǔn)直透鏡，8為慢軸準(zhǔn)直透鏡，9為慢軸準(zhǔn)直透鏡。

【具體實(shí)施方式】
[0018]本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0019]本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。
[0020]實(shí)施例1
圖1中，本發(fā)明的一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置包括二極管激光光源1，第一光柵2,第二光柵3,外腔鏡4,用于二極管激光器的功率合成。
[0021]二極管激光光源1由二極管激光陣列5、快軸準(zhǔn)直透鏡6和慢軸準(zhǔn)直透鏡(7、8、9)組成，快軸和慢軸方向分別安裝準(zhǔn)直透鏡組對(duì)光束進(jìn)行準(zhǔn)直，二極管激光陣列5發(fā)光單元前腔面鍍耐強(qiáng)光減反膜，剩余反射率小于0.5%。第一光柵2為透射式平面光柵，基底材料為熔石英，衍射效率大于95%。第二光柵3為透射式平面光柵，基底材料為熔石英，中心波長(zhǎng)和光柵常數(shù)等參數(shù)與第一光柵完全相同，衍射效率大于95%。第一光柵2和第二光柵3平行放置，通過(guò)改變兩塊光柵之間的空間距離可以靈活調(diào)整輸出激光的譜線寬度，通過(guò)調(diào)整入射光束與光柵的夾角可靈活調(diào)節(jié)輸出激光的中心波長(zhǎng)，而不改變輸出激光的光軸方向。外腔鏡4為平面分光鏡,鏡面與光束傳播方向垂直，材料為熔石英，前表面鍍耐強(qiáng)光分光膜，對(duì)二極管激光輸出波長(zhǎng)的反射率為10°/Γ30%，后表面鍍耐強(qiáng)光減反膜，剩余反射率小于0.5%。二極管激光光源1與第一光柵2的距離、第二光柵3與外腔鏡4之間的距離無(wú)嚴(yán)格要求。
[0022]實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1的基本結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，實(shí)施例1中第一光柵2和第二光柵3為透射式平面光柵，本實(shí)施實(shí)例第一光柵2和第二光柵3均為反射式平面光柵。
[0023]實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例1或?qū)嵤├?的基本結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，實(shí)施例1和實(shí)施例2僅使用單片二極管陣列進(jìn)行光譜合成，本實(shí)施實(shí)例中的二極管激光光源1由多片二極管激光陣列在快軸方向上平行疊加而成，每片二極管激光陣列上都安裝定有快軸準(zhǔn)直透鏡和慢軸準(zhǔn)直透鏡，分別在快軸方向和慢軸方向上對(duì)二極管發(fā)出的激光進(jìn)行準(zhǔn)直。
[0024]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置，其特征是:包括有二極管激光光源、第一光柵、第二光柵和外腔鏡；所述二極管激光光源包括有二極管激光疊陣、快軸準(zhǔn)直透鏡和慢軸準(zhǔn)直透鏡；所述二極管激光光源輸出的激光束入射到第一光柵上發(fā)生衍射，衍射后的光束射入第二光柵上，光束經(jīng)過(guò)第二光柵合束后射入外腔鏡；所述外腔鏡與光束傳播方向垂直，其作用是提供反饋激光同時(shí)實(shí)現(xiàn)激光的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置，其特征是:所述快軸準(zhǔn)直透鏡和慢軸準(zhǔn)直透鏡分別在快軸方向和慢軸方向上對(duì)二極管激光疊陣輸出的光束進(jìn)行準(zhǔn)直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置，其特征是:所述二極管激光疊陣的發(fā)光單元前腔面鍍有耐強(qiáng)光減反膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置，其特征是:所述的第一光柵和第二光柵選用透射式光柵或反射式光柵，兩塊光柵平行放置，光柵中心波長(zhǎng)和光柵常數(shù)等參數(shù)完全相同，光柵的外形尺寸與通光口徑相匹配設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置，其特征是:通過(guò)改變第一光柵和第二光柵的間距能調(diào)節(jié)輸出激光的譜線寬度，通過(guò)調(diào)整入射光束與光柵的夾角能調(diào)節(jié)輸出激光的中心波長(zhǎng)，而不改變輸出激光的光軸方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙光柵外腔反饋的二極管激光光譜合成裝置，其特征是:所述的外腔鏡為平面分光鏡，前表面鍍耐強(qiáng)光分光膜，反射率為109Γ30%，后表面鍍耐強(qiáng)光減反膜，剩余反射率小于0.5%。
【文檔編號(hào)】H01S5/14GK104332821SQ201410656373
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】張凱, 田飛, 范國(guó)濱, 李建民, 盧飛, 葉一東, 譚昊, 孟慧成, 武德勇, 尹新啟, 顏宏, 陳黎, 鄒凱 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所