[发明专利]一种大功率光谱合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率光谱合成方法，属于强激光技术领域。

背景技术

激光合成在工业,科研和军事上应用越来越重要。多光束经过波分复用器WDM或者分光棱镜，镜片等手段合成，通常多光束的合成需要使用多个合成过程,如图1，2所示。但是这类光束合成对光束的波长和功率都有一定的限制，传统的多光束合成过程复杂,且不好调节,另外,传统的多光束合成方法不适合大功率以及超大功率的合成，特殊波长激光的合成.对于大功率光束合成，特殊波长的激光合成，目前没有相关的报道。

发明内容

本发明的目的是为实现多光束合成，以大功率以及超大功率单光束输出的技术问题，提出一种大功率光谱合成方法，利用大功率光栅来实现单束大功率激光输出。

一种大功率光谱合成方法，具体步骤如下：

步骤一，选择一个多光束激光源和一个宽半径的聚焦透镜。多光束激光源位于聚焦透镜的焦点处，多光束激光源发出多束激光束，激光光束互相平行，且都位于聚焦透镜中心光轴的同一侧，而不能同时分布于中心光轴的两侧。

步骤二，从光源射出的每一束激光均依次通过一个准直透镜、一个半波片后，穿过聚焦透镜。

步骤三，放置光栅位于聚焦透镜的另一侧焦点处，聚焦透镜的中心光轴穿过光栅中心。光栅与光轴之间有夹角。

所述光栅为大功率衍射型反射光栅，其功率要求在10000W及以上，其背面连接压电陶瓷。压电陶瓷能实现对光栅倾斜角度的微控。

步骤四，根据衍射方程的一级衍射条件:

d(sinα_i-sinβ_i)＝λ_i  (1)

其中d是光栅的刻线间距，λ_i为激光源发出的第i束激光束波长，α_i为第i束激光束到光栅的入射角度，β_i为第i束激光束经光栅后的衍射角度。i＝2,3,4,...,n，n为激光束的总数。

选择入射激光束的波长，使得入射光束的入射角度α_i不同，而衍射角度β_i相同。

步骤五，多光束激光源按照步骤四选定的激光束波长发射激光束，透过准直透镜、半波片，聚焦透镜后，入射到光栅上。压电陶瓷驱动光栅，实现对光栅的角度扫描并对光栅与光轴间的夹角大小进行微调，使得入射激光完全按照同样的衍射角一级衍射输出，实现了激光的合束。

有益效果

本发明方法能实现多光束合成,以实现大功率以及超大功率单光束输出，实现特殊波长激光合成，且实现简单的调节过程。多束激光通过光栅合成实现一束大功率激光输出，提高合成单光束可达10000W以上，大幅度提高单光束输出功率。该设计操作简单，稳定，具有很强的实用价值。

附图说明

图1为背景技术中使用WDM实现多光束合成示意图；

图2为背景技术中使用PBS实现多光束合成示意图；

图3为本发明提出的使用光栅实现激光合成的原理图；

图4为具体实施方式中的装置实施例俯视图；

标号说明：PL1：976nm激光1，PL2：976nm激光2，WDM：波分复用器，ISO：隔离器，LO：激光输出，1：第一热沉，2：第一光纤激光器，3：第一非球面准直透镜调整架，4：第一非球面准直透镜，5：第一光束，6：第二热沉，7：第二光纤激光器，8：第二非球面准直透镜调整架，9：第二非球面准直透镜，10：第二光束，11：聚焦透镜，12：聚焦透镜固定架，13：衍射光栅，14：调节架动板，15：调节架压电陶瓷，用于整体调谐，16：微调螺钉，用于整体调整底板，17：调节架定板，18：合成单束输出光束，19-第一半波片(HWP)，20-第一半波片调整架，21-第二半波片，22-第二半波片调整架。

具体实施方式

本发明的技术原理如图3所示。

本实施方式中给出装置实例如图4所示，包括第一热沉1，第一光纤激光器2，第一非球面准直透镜调整架3，第一非球面准直透镜4，第二热沉6，第二光纤激光器7，第二非球面准直透镜调整架8，第二非球面准直透镜9，聚焦透镜11，聚焦透镜固定架12，衍射光栅13，调节架动板14，调节架压电陶瓷15，微调螺钉16，调节架定板17，第一半波片19，第二半波片21。

其中衍射光栅13是定制的高损伤阈值的特制光栅，能承载10000w光功率。