[发明专利]一种多光路非相干非耦合光斑合成实验装置

说明书

一种多光路非相干非耦合光斑合成实验装置，属于大能量高功率的激光应用领域。其特征在于：包含光发生装置，光路调节系统，单片机控制系统，采集系统与上位机，其中光发生装置包括n个最小光源；光路调节系统包括n个光路调节最小系统组成，采集系统包括摄像头及其外围电路，其中，光路调节系统是由光路调节最小系统组成的正n边形棱台，光路调节最小系统主要由光学反光镜和步进电机组成。该方式制作方法简单，制作成本低。对单个光源的要求低，单个光源所需的功率低，在没有高功率光源的情况下同样使用。装置产生的热量少，运行温度低。装置可以叠加多个，随着装置数量的增加可以获得能量成倍增长的光斑。

技术领域

本发明属于大能量高功率的激光应用领域。

背景技术

大能量，高功率的激光可以广泛的用于科研，军事和工业等领域，而且在很多的光电系统中，均对具有高发射功率的光源有需求，然而，对于单个的激光器或光源，由于其内部结构以及其内在的物理因数的限制，其输出功率不可能无限增大，并且，当光源的能量达到一定程度时，增大单个光源的成本变得非常之高，多光束合成技术很好的解决了这一问题。

多光束合成技术分为非相干组束技术和相干组束技术，相干组束技术较之非相干组束技术复杂一些，相干组束技术又分为两类：一类是锁相相干组束技术，另一类是多波长相干组束技术。锁相相干组束技术和锁模原理相似，通过一定控制，使得各个激光的相位“锁定”，产生“相干叠加”。多波长相干组束技术是通过将不同波长的激光进行组束，从而提高总输出激光的亮度，该技术避免了锁相相干技术中需要相位“锁定”带来的技术难度，但相应地，输出激光的光谱宽度也被展宽。

非相干组束技术相比于相干组束技术简单很多，其方法是使得多个激光器的输出激光沿着相同的方向传播，使得激光的功率可以得到成倍的增加，功率水平和激光器的数目成正比。但是一般情况下，利用该技术输出激光的亮度没有得到明显的提升。

半导体激光器非相干激光组束技术，是通过将多个半导体激光器在空间上按照一定的次序进行排列，使得其输出激光沿着相同的方向传播，从而得到高功率的激光输出。由此得来的高功率激光输出可以直接应用于对光束质量要求不高的场合，如作为泵浦源以及热源，应用价值十分巨大。

光纤激光器非相干组束技术，相比于半导体激光器非相干组束技术，有着更好的光束质量。目前，光纤激光器非相干激光组束技术在激光武器领域被广泛应用。美国海军在2010年研制出了33kW激光武器系统，可以击中距离1海里的目标。

非相干组束中，比较常见的组束方法是多光束耦合法，包括主动反馈式激光组束法，腔耦合激光组束法，自组织激光组束法和界面耦合激光组束法等。但这些组束方法难以控制，原因在于需要将多束光合成一束光，如果是为了增大光斑能量的话反而将问题变得复杂了。

发明内容

本发明的目的是：提供一种多光路非相干非耦合光斑合成装置，通过非相干非耦合的方法，不需要严格将多束光合为一束光，同样也可以得到能量分布集中的光斑。减少了设备制作的复杂度。本装置可以实现n路非相干非耦合光路的叠加，下面介绍以六路为例。

本发明包含光发生装置，光路调节系统，单片机控制系统，采集系统与上位机。其中光发生装置主要由最小光源组成；光路调节系统由光路调节最小系统组成，光路调节最小系统由步进电机和光学反光镜组成；采集系统包括摄像头及其外围电路，以六路非相干非耦合光斑合成为例，具体结构如下图：

一种多光路非相干非耦合光斑合成实验装置，其特征在于：

包含光发生装置，光路调节系统，单片机控制系统，采集系统与上位机，其中光发生装置包括n个最小光源；光路调节系统包括n个光路调节最小系统组成，采集系统包括摄像头及其外围电路，其中，光路调节系统是由光路调节最小系统组成的正n边形棱台，光路调节最小系统主要由光学反光镜和步进电机组成，一个光路调节最小系统包括一个光学反光镜和三个步进电机组成，三个步进电机成等边三角形固定在光路调节最小系统底座上。