[发明专利]一种多波长合束系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种多波长合束系统和方法。

背景技术

激光合束技术是一个改善光束质量、增加输出功率、提高功率密度的过程。常用的激光合束方法有偏振合束和波长合束。偏振合束系统对两种偏振态进行合束，功率扩展到两倍。大多数波长合束系统将两个波长的光束合束，功率扩展到两倍；对三个或三个以上波长的光束进行合束的多波长合束系统结构通常更为复杂。

因此，如何进一步简化多波长合束系统的结构，提高多波长合束方案的有效性和可实施性、是当前激光合束技术领域中亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种多波长合束系统和方法。

依据本发明的一个方面，提供了一种多波长合束系统，沿光线传播方向，该系统依次包括：激光器阵列、透镜组和色散元件；

所述激光器阵列包括多个激光器，用于输出多束不同波长的激光；

所述透镜组包括一个或多个透镜，用于聚合所述多束不同波长的激光；

所述色散元件，用于将所述多束不同波长的激光合为一束。

可选地，在所述激光器阵列和所述透镜组之间，该系统进一步包括：扩束装置或缩束装置。

可选地，所述色散元件包括：色散棱镜或光栅。

可选地，所述激光器阵列的多个激光器所输出的多束不同波长的激光均沿平行于光轴的方向入射到所述透镜组上，其中一个激光器输出的一束激光入射到所述透镜组的中心，将该束激光的波长记为λ₀，所述色散棱镜对波长为λ₀的激光的折射率为n；

所述透镜组的中心与所述色散棱镜的前表面之间的距离为f-h/n；

其中，f为所述透镜组的焦距，h为所述色散棱镜在光轴方向上的厚度。

可选地，所述激光器阵列的多个激光器所输出的多束不同波长的激光均沿平行于光轴的方向入射到所述透镜组上，其中一个激光器输出的激光入射到所述透镜组的中心，将该束激光的波长记为λ₀，所述色散棱镜对波长为λ₀的激光的折射率为n；

除输出波长为λ₀的激光的激光器以外，其余多个激光器中的任一激光器输出的激光入射到所述透镜组的中心的上方或下方，将该束激光的波长记为λ₀-Δλ，所述色散棱镜对波长为λ₀-Δλ的激光的折射率为n+Δn；

该束波长为λ₀-Δλ的激光入射到所述透镜组的中心的上方或下方且距离中心Δn·α·f处；

其中，f为所述透镜组的焦距，α为所述色散棱镜的顶角。

依据本发明的另一个方面，提供了一种多波长合束方法，该方法包括：

利用激光器阵列中的多个激光器输出多束不同波长的激光；

利用透镜组聚合所述多束不同波长的激光；其中，所述透镜组包括一个或多个透镜；

利用色散元件将所述多束不同波长的激光合为一束。

可选地，该方法进一步包括：在所述激光器阵列和所述透镜组之间，设置扩束装置或缩束装置。

可选地，所述利用色散元件将所述多束不同波长的激光合为一束包括：利用色散棱镜或光栅将所述多束不同波长的激光合为一束。

可选地，所述利用激光器阵列中的多个激光器输出多束不同波长的激光包括：令所述激光器阵列的多个激光器所输出的多束不同波长的激光均沿平行于光轴的方向入射到所述透镜组上，其中一个激光器输出的一束激光入射到所述透镜组的中心，将该束激光的波长记为λ₀；

所述利用透镜组聚合所述多束不同波长的激光包括：利用焦距为f的透镜组聚合所述多束不同波长的激光；

所述利用色散棱镜将所述多束不同波长的激光合为一束包括：将光轴方向上厚度为h的色散棱镜设置在所述透镜组的后焦面之前，使得所述色散棱镜的前表面与所述透镜组的中心之间的距离为f-h/n；

其中，所述色散棱镜对波长为λ₀的激光的折射率为n。