[发明专利]一种实现高功率近衍射极限半导体激光的方法及系统

权利要求书

1.一种实现高功率近衍射极限半导体激光的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，构建M个LD共孔径相干合成模块，每个LD共孔径相干合成模块输出窄线宽高光束质量低相位噪声的LD激光，其中，M≥2且M为正整数；

S2，将步骤S1中得到的M路窄线宽高光束质量低相位噪声的LD激光进行共孔径光谱合成，得到单路高光束质量输出的LD激光。

2.根据权利要求1所述的一种实现高功率近衍射极限半导体激光的方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：

S11，对单横模单纵模高频率稳定性LD激光器实施低噪声放大；

S12，将步骤S11中得到的光分为N份，其中，N≥2且N为正整数；

S13，将步骤S12中得到的光耦合进入被相位调控的N个低相位噪声半导体放大芯片；

S14，将步骤S13中N个半导体放大芯片的输出光进行共孔径叠加；

S15，将步骤S14中得到的叠加光分出一路作为参考，运用联动相位调控算法对半导体放大芯片的加载电流进行调整，最终使共孔径叠加的光实现相干相长；

S16，将步骤S15中共孔径叠加后相干相长的光通过输出窗口输出LD共孔径相干合成模块。

3.根据权利要求2所述的一种实现高功率近衍射极限半导体激光的方法，其特征在于，步骤S12中运用Dammann光栅、透镜组或平面高反镜实现分光，和/或，步骤S14中，运用Dammann光栅、透镜组或平面高反镜实现共孔径叠加。

4.根据权利要求3所述的一种实现高功率近衍射极限半导体激光的方法，其特征在于，步骤S15中，所述联动相位调控算法为爬山法、SPGD算法、AI算法中的一种或几种。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种实现高功率近衍射极限半导体激光的方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：

S21，调整M个LD共孔径相干合成模块输出的出光角度，并折叠光路，使得每一路光均在光栅的角度带宽内输入光栅；

S22，将步骤S21得到的光经过光栅的衍射之后光轴进行重叠，并输出至下一个光栅；

S23，运用第二块光栅对步骤S22输出的光进行衍射，从而实现共孔径叠加，最终得到高合成效率共孔径光谱合成LD。

6.根据权利要求5所述的一种实现高功率近衍射极限半导体激光的方法，其特征在于，步骤S21中，运用棱镜组或平面高反镜实现对M路共孔径相干合成模块输出激光的出光角度调整。

7.根据权利要求6所述的一种实现高功率近衍射极限半导体激光的方法，其特征在于，步骤S22和/或步骤S23中光栅放置的角度能调整，使光栅法线与输入光光轴的角度为光栅littrow角。

8.一种实现高功率近衍射极限半导体激光的系统，其特征在于，包括依次沿光路设置的LD共孔径相干合成子系统(1)和LD共孔径光谱合成子系统(2)；

所述LD共孔径相干合成子系统(1)包括M个LD共孔径相干合成模块(101)，每个LD共孔径相干合成模块(101)用于输出窄线宽高光束质量低相位噪声的LD激光，其中，M≥2且M为正整数；

所述LD共孔径光谱合成子系统(2)用于将LD共孔径相干合成子系统(1)输出的M路窄线宽高光束质量低相位噪声的LD激光进行共孔径光谱合成，得到单路高光束质量输出的LD激光。

9.根据权利要求8所述的一种实现高功率近衍射极限半导体激光的系统，其特征在于，LD共孔径相干合成模块(101)包括依次沿光路设置的单纵模单横模低相位噪声LD(1011)、低噪声放大模块(1012)、分光模块(1013)、高效耦合模块(1014)、半导体放大芯片组(1015)、共孔径叠加模块(1016)、输出分束器(1017)、输出窗口(1018)，还包括联动相位调控模块(1019)，所述输出分束器(1017)能用以将分出的一路光输入联动相位调控模块(1019)，所述联动相位调控模块(1019)能用以调整加载至所述半导体放大芯片组(1015)的反馈电流。

10.根据权利要求8或9所述的一种实现高功率近衍射极限半导体激光的系统，其特征在于，所述LD共孔径光谱合成子系统(2)包括输入角度调控模块(201)、第一衍射光栅(202)、第二衍射光栅(203)，所述第一衍射光栅(202)和所述第二衍射光栅(203)设于所述输入角度调控模块(201)的光路下游端，所述第一衍射光栅(202)和所述第二衍射光栅(203)放置角度一致，呈相互平行关系；

所述输入角度调控模块(201)用于调整M个LD共孔径相干合成模块(101)输出的光的出光角度，并折叠光路，使得每一路光都可以以合适的角度输入第一衍射光栅(202)；

所述第一衍射光栅(202)用于将输入的光进行衍射然后光轴进行重叠，并输出至第二衍射光栅(203)；

所述第二衍射光栅(203)用于运用衍射效应得到高合成效率共孔径光谱合成LD。