激光光譜功率合成系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光光譜功率合成領(lǐng)域，具體而言，涉及一種激光光譜功率合成系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]連續(xù)波工作的高品質(zhì)高平均功率激光在工業(yè)、國(guó)防和科研領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。光纖激光器具有高效率、結(jié)構(gòu)緊湊、高激光光束質(zhì)量、柔性傳輸、散熱良好、光譜范圍寬和免維護(hù)等優(yōu)勢(shì)，在諸多激光應(yīng)用領(lǐng)域開始廣泛采用。然而，受限于光纖中非線性效應(yīng)和可注入的栗浦源亮度等因素，單臺(tái)光纖激光器輸出功率有限，僅有數(shù)千瓦。在需要更高功率的應(yīng)用場(chǎng)景，采用多臺(tái)光纖激光器進(jìn)行功率合成是必然選擇。具體的技術(shù)途徑包括幾何并束、相干合成和光譜合成。幾何并束在技術(shù)上最容易實(shí)現(xiàn)，但是激光光束質(zhì)量差，不適用于對(duì)激光光束品質(zhì)要求較高的場(chǎng)合。相干合成可以得到較好的激光光束質(zhì)量和峰值光強(qiáng)，但是對(duì)單臺(tái)光纖激光器的要求苛刻，導(dǎo)致單臺(tái)激光器輸出功率受限嚴(yán)重，要獲得較大的功率需要的系統(tǒng)規(guī)模龐大，技術(shù)難度最高。相比而言，光譜合成技術(shù)難度適中，激光光束質(zhì)量也能夠得到保證，是目前最有潛力的功率合成方法。光譜功率合成方法的原理是利用色散介質(zhì)（比如多層介質(zhì)膜光柵或者體布拉格光柵等）的光譜色散效應(yīng)，將精確設(shè)計(jì)的工作在摻雜光纖增益帶寬內(nèi)不同波長(zhǎng)的多臺(tái)窄線寬激光器的激光光束合成一束而保持激光光束質(zhì)量不劣化或者劣化較小，從而實(shí)現(xiàn)共孔徑的功率和光強(qiáng)的提升。
[0003]光譜功率合成方法需要精確控制單臺(tái)光纖激光器的中心波長(zhǎng)和線寬，目前的單臺(tái)光纖激光器輸出的中心波長(zhǎng)和線寬控制方法主要有兩種，一種是采用單頻激光器加相位調(diào)制光譜展寬的方法，另一種是利用基于窄線寬光纖布拉格光柵對(duì)的振蕩器來控制。
[0004]但是，基于單頻激光器加相位調(diào)制光譜展寬的方法的光源系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，不適宜用于大規(guī)模系統(tǒng)，而光纖布拉格光柵對(duì)制作的不一致性易導(dǎo)致光譜失配和激光光束質(zhì)量劣化。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種激光光譜功率合成系統(tǒng)，以有效提高現(xiàn)有的光譜功率合成的激光光束質(zhì)量以及有效降低現(xiàn)有的光譜功率合成系統(tǒng)的成本。
[0006]第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種激光光譜功率合成系統(tǒng)，包括：光譜功率合成模塊、用于對(duì)獲得所述光譜功率合成模塊輸出的激光光束中強(qiáng)度屬于預(yù)定區(qū)域的激光光束的光采樣器和多個(gè)光源模塊，所述多個(gè)光源模塊均與所述光譜功率合成模塊耦合，所述光譜功率合成模塊與所述光采樣器耦合，所述光采樣器分別與所述多個(gè)光源模塊耦合。
[0007]結(jié)合第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了第一方面的第一種可能實(shí)施方式，其中，還包括：取樣分光鏡，所述光譜功率合成模塊與所述取樣分光鏡耦合，所述取樣分光鏡的取樣輸出端與所述光采樣器耦合。
[0008]結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能實(shí)施方式，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了第一方面的第二種可能實(shí)施方式，其中，所述激光光束的強(qiáng)度屬于預(yù)定區(qū)域包括以所述激光光束的中心波長(zhǎng)為中心以預(yù)設(shè)帶寬為寬度而劃定的所述激光光束的強(qiáng)度最高區(qū)域。
[0009]結(jié)合第一方面的第二種可能實(shí)施方式，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了第一方面的第三種可能實(shí)施方式，其中，所述光源模塊包括光纖激光振蕩器和光功率放大器，所述光纖激光振蕩器與所述光功率放大器親合，所述光功率放大器與所述光譜功率合成模塊親合，所述光米樣器與所述光纖激光振蕩器親合。
[0010]結(jié)合第一方面的第三種可能實(shí)施方式，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了第一方面的第四種可能實(shí)施方式，其中，還包括光纖分束器，所述光采樣器與所述光纖分束器耦合，所述光纖分束器分別與多個(gè)所述光纖激光振蕩器耦合。
[0011]結(jié)合第一方面的第四種可能實(shí)施方式，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了第一方面的第五種可能實(shí)施方式，其中，還包括第一能量傳輸光纖，所述光采樣器通過所述第一能量傳輸光纖與所述光纖分束器耦合。
[0012]結(jié)合第一方面的第五種可能實(shí)施方式，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了第一方面的第六種可能實(shí)施方式，其中，還包括第二能量傳輸光纖，所述第二能量傳輸光纖與所述光纖激光振蕩器數(shù)量相同，所述光纖分束器通過所述第二能量傳輸光纖與每個(gè)所述光纖激光振蕩器親合。
[0013]結(jié)合第一方面的第六種可能實(shí)施方式，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了第一方面的第七種可能實(shí)施方式，其中，所述光采樣器位于所述光譜功率合成模塊輸出的激光光束的近場(chǎng)端。
[0014]結(jié)合第一方面的第七種可能實(shí)施方式，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了第一方面的第八種可能實(shí)施方式，其中，所述光采樣器包括光闌和耦合透鏡，所述光功率合成模塊與所述光闌耦合，所述光闌與所述耦合透鏡耦合。
[0015]結(jié)合第一方面的第八種可能實(shí)施方式，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供第一方面的第九種可能實(shí)施方式，其中，所述光譜功率合成模塊包括體布拉格光柵。
[0016]本實(shí)用新型實(shí)施例，每個(gè)光源模塊產(chǎn)生的光源的波長(zhǎng)和線寬不同，因此，通過光譜功率合成模塊將多個(gè)所述光源模塊產(chǎn)生的激光光束合成為一個(gè)激光光束時(shí)，使得不同的波長(zhǎng)在空間上分開，其中，合成激光光束的強(qiáng)度最高區(qū)域表示各光源模塊產(chǎn)生的激光光束重疊度最高的區(qū)域，也即對(duì)應(yīng)各光源模塊產(chǎn)生的激光光束的中心波長(zhǎng)和線寬，通過光采樣器用于對(duì)所述光譜功率合成模塊輸出的激光光束進(jìn)行取樣，獲得所述光譜功率合成模塊輸出的激光光束中強(qiáng)度屬于預(yù)定區(qū)域的激光光束，其中，所述強(qiáng)度屬于預(yù)定區(qū)域可以為以中心波長(zhǎng)為中心的具有一定線寬的區(qū)域。再將所取樣獲得的激光光束分別反饋至所述多個(gè)光源模塊，每個(gè)所述光源模塊用于根據(jù)所獲得的反饋激光光束調(diào)整輸出激光光束的波長(zhǎng)和線寬，因此，能夠改變光源模塊的中心波長(zhǎng)和線寬，實(shí)現(xiàn)光纖激光振蕩器的工作狀態(tài)向改善合成激光光束質(zhì)量的方向變化并自動(dòng)鎖定。
[0017]現(xiàn)有技術(shù)的光譜功率合成系統(tǒng)中，對(duì)光柵對(duì)的中心波長(zhǎng)和線寬精度要求很高，制造困難，且在使用過程中由于溫度漂移和震動(dòng)的影響需要進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋控制而導(dǎo)致的系統(tǒng)復(fù)雜，因此，與現(xiàn)有技術(shù)的光譜功率合成系統(tǒng)相比，基于采樣反饋的激光光譜功率合成方法，有效避免了光纖布拉格光柵對(duì)制作的不一致性易導(dǎo)致光譜失配和激光光束質(zhì)量劣化的缺陷，有效提高了合成激光光束的質(zhì)量，與現(xiàn)有的單頻激光器加相位調(diào)制光譜展寬的方法的光源系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。
[0018]本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本實(shí)用新型實(shí)施例而了解。本實(shí)用新型的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。通過附圖所示，本實(shí)用新型的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本實(shí)用新型的主