一種光譜合成光束重疊檢測(cè)調(diào)整裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高功率激光領(lǐng)域，更具體地，涉及一種光譜合成光束重疊檢測(cè)調(diào)整裝置，主要用于對(duì)光譜合成的光束進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)光束功率疊加的同時(shí)保證高的光束質(zhì)量。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技發(fā)展，在工業(yè)制造和國防領(lǐng)域，對(duì)激光系統(tǒng)的亮度提出越來越高的要求。光纖激光器具有轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、光束質(zhì)量?jī)?yōu)良等特點(diǎn)，在工業(yè)、國防等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]隨著大模場(chǎng)雙包層光纖和高亮度栗浦源技術(shù)的發(fā)展，2009年，美國IPG公司實(shí)現(xiàn)了單纖單模輸出功率10kW，此后，單模高功率光纖激光器鮮有進(jìn)展。
[0004]人們提出多種方案來提升輸出激光功率的同時(shí)保證高光束質(zhì)量。為了獲得更高的激光功率輸出，提出了合成技術(shù)，例如相干合成，光譜合成等。光譜合束技術(shù)通過高損傷閾值平面衍射光柵將多束千瓦量級(jí)的窄線寬高光束質(zhì)量光纖激光合為一束高光束質(zhì)量高輸出功率的激光束，有望在現(xiàn)有光纖激光技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高激光的輸出功率同時(shí)保證高光束質(zhì)量。
[0005]2013年AcuI i ght公司采用多層介質(zhì)膜光柵實(shí)現(xiàn)12束280W的光纖激光光譜合成，輸出功率大于3.lkW，光譜合成效率為97%，光束質(zhì)量M2為1.35。2014年2月，洛馬公司成功演示一款30kW的光纖激光器，方案為多個(gè)光纖模塊分別發(fā)出不同波長(zhǎng)的光束，通過光譜合束技術(shù)，將這些光束形成一束高功率、高光束質(zhì)量的激光輸出。國內(nèi)也有多加單位如四川大學(xué)、國防科技大學(xué)、空軍工程大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海光機(jī)所、中國工程物理研究院以及航天科工四院等開展光譜合成技術(shù)研究。
[0006]在光譜合成領(lǐng)域一個(gè)關(guān)鍵的問題就是:光束重疊的檢測(cè)和調(diào)整，各子光束能否完全重疊關(guān)系到光譜合成光束最終的光束質(zhì)量。目前，還沒有能檢測(cè)并調(diào)整光譜合成光束重疊關(guān)系的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種光譜合成光束重疊檢測(cè)調(diào)整裝置，其目的在于，通過將多種光學(xué)元件設(shè)計(jì)組合在一起，以對(duì)多個(gè)光束疊合情況形成采集，并根據(jù)采集的信息適時(shí)調(diào)整多個(gè)光束參數(shù)以及光學(xué)元件參數(shù)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)并調(diào)整光譜合成光束完全重疊。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種光譜合成光束重疊檢測(cè)調(diào)整裝置，其特征在于，其包括光柵、楔鏡、分光鏡、第一衰減器、第二衰減器、第一光斑測(cè)量?jī)x、第二光斑測(cè)量?jī)x、凸透鏡、采集電路以及顯示器，其中，
[0009]所述光柵設(shè)置在多個(gè)光束匯聚點(diǎn)處，所述光柵能平移和轉(zhuǎn)動(dòng)，用于將入射至自身的多個(gè)光束反射出；
[0010]所述楔鏡設(shè)置在所述光柵反射光方向上，用于將所述光柵反射光分為兩束，該兩束光中包括能量較低的第一光束；
[0011]所述分光鏡設(shè)置在第一光束方向上，用于將所述第一光束分為第一分光束和第二分光束；
[0012]所述第一衰減器設(shè)置在所述第二分光束方向上，所述凸透鏡設(shè)置所述第一衰減器的出射光方向上，所述第一光斑測(cè)量?jī)x設(shè)置在所述凸透鏡的出射光方向上，所述第一光斑測(cè)量?jī)x用于測(cè)量對(duì)應(yīng)于第二分光束的遠(yuǎn)場(chǎng)光斑的分布情況；
[0013]所述第二衰減器設(shè)置在所述第一分光束方向上，所述第二光斑測(cè)量?jī)x設(shè)置在所述第二衰減器的出射光方向上，所述第二衰減器用于測(cè)量對(duì)應(yīng)于第一分光束的近場(chǎng)光斑分布情況；
[0014]所述采集電路用于采集所述遠(yuǎn)場(chǎng)光斑分布情況和所述近場(chǎng)光斑分布情況的信息，并將所述信息發(fā)送至所述顯示器，以供外界根據(jù)所述顯示器顯示的信息調(diào)整多個(gè)光束的出射角度、波長(zhǎng)以及光柵的俯仰角度、光柵的水平位置，直至所述近場(chǎng)光斑和所述遠(yuǎn)場(chǎng)光斑具有最大的峰值強(qiáng)度，至此實(shí)現(xiàn)多個(gè)光束完全重疊。
[0015]進(jìn)一步的，所述楔鏡還可以采用反射率大于99%反射鏡。高反射率的反射鏡也可以將光分為兩束，并且改變光的傳播方向，起到和楔鏡相同的功能。
[0016]進(jìn)一步的，所述第一光斑測(cè)量?jī)x和所述第二光斑測(cè)量?jī)x為電荷耦合元件、光束質(zhì)量測(cè)量?jī)x或者攝像機(jī)中的一種或者多種。
[0017]進(jìn)一步的，所述光柵為平面閃耀光柵或者體光柵。
[0018]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0019]1、本發(fā)明提供了檢測(cè)并調(diào)整光譜合成光束重疊關(guān)系的裝置，將光柵的反射光分出能量較低的第一光束，第一光束再被分光鏡分為第一分光束和第二分光束，第一分光束和第二分光束分別形成近場(chǎng)光斑和遠(yuǎn)場(chǎng)光斑，通過測(cè)量近場(chǎng)光斑和遠(yuǎn)場(chǎng)光斑情況，再適時(shí)調(diào)整多個(gè)多個(gè)光束的出射角度、波長(zhǎng)以及光柵的傾斜角度、位置，可最終實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)的光束合成一路輸出，極大提升了激光功率的同時(shí)還保證了較高的光束質(zhì)量。
[0020]2、本發(fā)明提供的構(gòu)型原理簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單，僅僅是將現(xiàn)有的光學(xué)元件進(jìn)行巧妙的設(shè)計(jì)和組合，就具有檢測(cè)光束重疊情況的功能，其操作方便，通過調(diào)整多個(gè)子光束的入射角度、波長(zhǎng)、光柵的位置、光柵傾斜角度就可實(shí)現(xiàn)多個(gè)子光束完全重疊，多個(gè)光學(xué)元件的位置可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整或者進(jìn)行等功能的替換，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。
[0021]3、本發(fā)明提供的檢測(cè)并調(diào)整光譜合成光束重疊關(guān)系的裝置適用于光纖激光器光柵光譜合成以及其他光束合成領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中檢測(cè)并調(diào)整光譜合成光束重疊關(guān)系的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中檢測(cè)并調(diào)整光譜合成光束重疊關(guān)系的裝置附加上驗(yàn)證裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0025]1-第一激光器2-第二激光器3-第三激光器
[0026]4-第一光束5-第二光束6-第三光束
[0027]7-光柵8-第一出射光束9-第二出射光束
[0028]10-第三出射光束11-楔鏡12-分光鏡
[0029]13-第一衰減器14-凸透鏡15-第一光斑測(cè)量?jī)x
[0030]16-第二衰減器17-第二光斑測(cè)量?jī)x18-合成光束
[0031]19-米集電路20-尚反鏡21-功率計(jì)
[0032]22-第三衰減器23-光束質(zhì)量測(cè)量?jī)x24-顯示器
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0034]本發(fā)明的一種光譜合成光束重疊檢測(cè)調(diào)整裝置，其實(shí)施原理:不同波長(zhǎng)的激光器(包括第一激光器1、第二激光器2、第三激光器3)出射的光束(包括第一光束4、第二光束5、第三光束6)以不同的角度入射到光柵7上，由于光柵7衍射作用，衍射光束以相同的角度出射，出射的光束經(jīng)過楔鏡11分光，分為兩束，其中一束為能量較低的第一光束，另一束為能量較高的第二光束，第二光束可以驗(yàn)證光束的合成情況，當(dāng)不需要驗(yàn)證光束的合成