[发明专利]光谱合束装置及方法

权利要求书

1.一种光谱合束装置，其特征在于，所述光谱合束装置包括激光单元、变换透镜、反射光栅以及外腔镜；所述激光单元的前腔面和所述外腔镜均位于所述变换透镜的前焦平面上，所述反射光栅位于所述变换透镜的后焦平面上；所述光谱合束装置以所述反射光栅的法线的利特罗角为光轴，所述外腔镜与所述光轴垂直；

所述光谱合束装置的光路包括光谱合束方向和非光谱合束方向；

在所述光谱合束方向，所述激光单元输出激光光束，所述激光光束经过所述变换透镜作用，以不同角度入射至所述反射光栅；所述激光单元输出的激光光束在所述反射光栅上发生重合，再次入射到所述变换透镜后，最终入射至所述外腔镜；

所述激光单元包括中心激光单元和边缘激光单元，每个所述激光单元分别输出不同波长的激光光束；

所述中心激光单元输出的激光光束与所述反射光栅的入射角和衍射角，在所述光谱合束方向上均为利特罗角；

在所述非光谱合束方向上，所述激光单元输出的激光光束，经过所述变换透镜作用后，以角度θ_y入射到所述反射光栅上，经过所述反射光栅以相同夹角θ_y反射后，返回入射至所述变换透镜，再被所述变换透镜准直后入射至所述外腔镜。

2.如权利要求1所述的光谱合束装置，其特征在于，所述变换透镜为旋转对称透镜。

3.如权利要求1所述的光谱合束装置，其特征在于，所述光谱合束装置还包括补偿镜，所述补偿镜与所述变换透镜组合形成成像镜，将所述激光单元的前腔面成像到所述外腔镜。

4.如权利要求3所述的光谱合束装置，其特征在于，所述补偿镜为旋转对称透镜。

5.如权利要求1所述的光谱合束装置，其特征在于，所述中心激光单元输出的激光光束与所述反射光栅的入射角，在所述非光谱合束方向上的夹角小于10°。

6.如权利要求1所述的光谱合束装置，其特征在于，所述激光单元包括激光器件和光学元件，所述光学元件对所述激光器件输出的激光光束进行准直、整形或偏振方向调整中的至少一种，所述激光器件在输出激光光束的端面镀有增透膜；所述激光器件为半导体激光器、光纤激光器或者全固态激光器。

7.如权利要求1所述的光谱合束装置，其特征在于，所述反射光栅为一级衍射光栅，所述反射光栅一级衍射效率大于90%，所述反射光栅的衍射偏振方向与所述激光光束的偏振方向匹配。

8.一种光谱合束方法，其特征在于，所述光谱合束方法通过权利要求1～7任意一项所述的光谱合束装置实现，所述光谱合束方法包括步骤：

S1、在所述光谱合束方向，所述激光单元输出激光光束，所述激光光束经过所述变换透镜作用，以不同角度入射至所述反射光栅；所述激光单元输出的激光光束在所述反射光栅上发生重合，再次入射到所述变换透镜后，最终入射至所述外腔镜；

S2、在所述非光谱合束方向上，所述激光单元输出的激光光束，经过所述变换透镜作用后，以角度θ_y入射到所述反射光栅上，经过所述反射光栅以相同夹角θ_y反射后，返回入射至所述变换透镜，再被所述变换透镜准直后入射至所述外腔镜。