本申请总体涉及激光系统，且更具体地涉及用于窄带宽激光束稳定和多个激光束合并的系统和方法。
背景技术：
密集波长射束合并(DWBC)是用于由多个窄光谱带宽输入射束产生单一、高亮度、多光谱输出射束的技术。在一些现有技术中有时也称为密集波长复用(DWM)技术的DWBC技术使得多个相对低功率的单一波长输入射束能够被重叠以产生单一、高功率、高亮度输出射束。DWBC技术使得输出射束功率能够与由所述多个输入射束产生的功率总和直接成比例，且产生与各个输入射束的品质相当的品质的输出射束。
在DWBC系统中，多个窄光谱带宽或单一波长、输入激光束从包括多个独立发射器的激光源发射。多光谱输出射束通过利用射束合并元件合并所述多个独立输入射束、或在空间和方向上将所述多个独立输入射束重叠而形成。对于各个输入射束中的每个，射束合并能够通过下述实现：选择相对于射束合并元件的波长和入射角，以使得所有输入射束从射束合并元件的重叠区域以共同传播方向显现。将产生这种合并射束的波长和入射角的所有组合限定一组用于系统的允许波长-角度对。
为了从由激光源发射的所述多个激光束产生单一多光谱合并的输出射束，来自一组允许波长-角度对的波长-角度对必须被选择用于激光源中的每个发射器。入射角选择能够通过下述实现：固定激光源和射束合并元件的相对位置，且将位置到角度转换透镜布置在激光源和射束合并元件之间的光路中的固定位置处。位置到角度转换透镜通过将每个发射器的空间位置映射到相对于射束合并元件的具体入射角而为激光源中的每个发射器选择入射角。
对于各个发射器中的每个，波长选择能够通过给发射器提供形式为电磁辐射的反馈而实现，所述电磁辐射具有用于发射器的期望波长。给发射器提供这种电磁辐射将激励与期望输出对应的发射器的谐振模式。因此，给发射器提供反馈将刺激波长等于反馈的波长的附加电磁辐射的发射。谐振反馈将由此缩窄由发射器发射的激光束的光谱带宽，且围绕以谐振反馈的光谱被为中心的波长将发射的射束的波长光谱居中。给发射器提供反馈的这个过程能够称为射束波长稳定或波长锁定。
锁定每个激光束的波长将单一波长映射到激光源中的每个发射器，且形成一组用于激光源的固定波长-位置对。位置到角度转换透镜将用于激光源中的每个发射器的波长-位置对映射成具体波长-角度对。选择合适波长-位置对确保射束合并元件将产生在空间和方向上重叠的射束。然而，如果任何其它波长在谐振反馈腔体内同时振荡(且因此被耦合到发射器中)，则发射器将产生不由射束合并元件在方向上重叠的附加干扰波长-位置对。附加干扰波长产生的一种下游结果是在波长合并方向上的射束品质的劣化。而且，这种干扰波长能够借助于在激光增益介质内的模式竞争引发在输出功率中的瞬时脉动。
技术实现要素：
本申请描述了能够将多个独立、低功率射束合并成高功率和高亮度激光束的紧凑密集波长射束合并(DWBC)构造。本申请还描述在包含由多个发射器发射的多个多波长射束的DWBC应用中利用的腔体。本申请更具体地描述了通过使用薄膜过滤元件(例如，薄膜校准仪和薄膜陷波滤波器)进行波长选择而执行射束波长稳定的系统和方法，且还描述了使用分散元件将输出射束合并在DWBC系统中。
波长选择型系统能够用于明显增加DWBC系统输出射束的亮度。波长选择型系统通过稳定由DWBC激光源的发射器发射的波长射束而实现这种增强亮度。许多用于射束波长稳定的现有技术的系统和方法利用分散元件波长稳定法。然而，利用用于波长稳定的分散元件遭受的主要缺点是：能够破坏系统的射束品质的干扰波长未被防止传播通过系统。此外，这种干扰波长能够借助于在激光增益介质内的模式竞争引发输出功率中的瞬时脉动。因此在许多现有技术的系统中，空间过滤元件用于消除由系统输入射束产生的非期望干扰波长。然而，空间过滤元件有损耗且因此空间过滤能够导致射束输出功率的显著损失，除非仅非常小分量的输入光学功率被指引通过空间过滤元件。为了处理这个问题，已经开发出将一小部分输入光学功率指引通过空间过滤元件以产生谐振反馈分量的现有技术的系统和方法。这种现有技术的系统和方法将一部分输入光学功率指引通过包含损耗性空间过滤元件的外置谐振器，且将剩余的输入光学功率耦合到射束合并设备中。如果将获得可靠的波长稳定，则谐振反馈分量不能够太小。由于由空间过滤元件造成的功率损失，利用空间过滤元件的高亮度系统在输出射束功率方面与输入射束功率相比较将一直遭受明显减少。而且，产热能够造成在这种系统中的些许破坏的射束品质。附加缺点是这种构造由于其固有连接的干涉特征而具有的复杂性。
由本申请描述的外置谐振器腔体提供优于现有技术的优点，因为在别处需要从外置谐振器腔体过滤的干扰波长被防止传播通过外置谐振器腔体。本申请的外置谐振器腔体由此实现由射束波长稳定造成的功率损失的减少且进一步获得在高亮度处的较高效率操作。本申请的波长选择型外置谐振器通过创新性腔体构型和设计的使用实现这种优点，所述构型和设计利用薄膜过滤元件作为在波长选择型外置谐振器中的波长选择元件。
将利用薄膜滤波器作为波长选择元件的外置谐振器与分散射束合并器结合以在DWBC系统中实现增加亮度的一个挑战包含有将谐振器腔体的角度波长光谱与分散射束合并器的角度波长光谱适当地匹配。大致而言，谐振器腔体的光谱角度分散不匹配分散射束合并器的光谱角度分散。光谱角度分散错配的量级随着输入功率按比例放大和在输入射束发射器的构造中的发射器之间的分隔距离减小而增加。首先，必须利用波长的较宽广的光谱以包括产生增加功率的输出射束所需的附加输入射束发射器。其实，随着附加射束发射器被增加到系统以比例放大系统功率，附加波长必须分配到附加射束发射器且由所有射束发射器产生的波长光谱的整体宽度增加。而且，为了限制构造的尺寸，射束合并元件必须产生较大程度的分散。为了产生较大程度的分散，分散的非线性项的量级增加且非线性项变得更相关。由薄膜滤波器引入的非线性分散项不匹配由分散合并元件引入的非线性分散项，且因此随着非线性分散项的量级增加，分散错配的量级也增加。分散错配导致不完美合并的输出射束且可能产生射束品质和亮度的减少。
因此，由本发明提供的解决方案之一是克服由谐振器腔体和分散射束合并器的光谱角度分散错配形成的缺点。通过克服这种缺点，本发明能够提供紧凑的DWBC系统，其能够产生高功率和高射束品质的输出射束。本发明提出用于将由薄膜过滤元件产生的光谱角度分散与由分散合并元件产生的光谱角度分散相匹配的程序和设备。对于紧凑系统，射束合并元件必须是高分散性的且将线性和非线性分散分量引入到射束。由射束合并元件产生的非线性分散的补偿在本发明中通过调整在薄膜过滤元件中的间隔件的厚度实现。在选择具有用于波长稳定外置谐振器的正确厚度的薄膜过滤元件之后，能够基本消除DWBC构造的整体非线性分散。而且，合并元件和薄膜过滤元件的分散的线性分量能够通过定位望远镜(telescope)而匹配，所述望远镜产生适当补偿对于所述两个元件的线性分散差异的放大程度。
因此，本发明的DWBC构造由于它们相对更紧凑的尺寸和其获得在高功率处的高亮度的能力提供优于现有技术的优点。
本发明的一个实施方案提供一种射束合并系统，其包括：激光源，其具有各自发射激光束的多个发射器；射束波长稳定系统，其包括波长过滤元件和反射元件；和设置在射束波长稳定系统以外的射束合并元件，其中由所述多个发射器发射的每个激光束具有单一波长，其中射束波长稳定系统接收由激光源发射的一部分总光学功率且将一部分接收的光学功率指引回到激光源中，且其中射束合并元件接收由激光源发射的一部分总光学功率且产生合并输出射束。
本发明的附加实施方案提供一种射束波长稳定系统，包括：激光源，其具有各自发射激光束的多个发射器；波长过滤元件；和反射元件，其中由所述多个发射器发射的每个激光束具有单一波长，其中波长过滤元件布置在激光源和反射元件之间，其中反射元件将由激光源发射的一部分光学功率指引到波长过滤元件处且作为反馈被指引到激光源中，且其中由激光源发射的所述多个激光束不以共同传播方向移位通过波长稳定系统。
本发明的另一实施方案提供一种用于稳定多个射束中的每个的波长的方法，每个射束由包括多个发射器的激光源的单一发射器发射，所述方法包括：将所述多个射束中的每个的一部分指引通过射束波长稳定系统作为反馈分量，将反馈分量指引到波长过滤元件处，将反馈分量指引到反射元件处，以及将从反射元件反射的反馈分量指引到发射射束的发射器中。
本发明的另一实施方案提供一种用于产生由多个发射射束的分量形成的合并输出射束的方法，每个发射的射束由在具有多个射束发射器的激光源中的单一发射器发射，所述方法包括：将所述多个发射射束中的每个的一部分指引到波长稳定系统中作为反馈分量，将所述多个发射射束中的每个的一部分指引到设置在波长稳定系统以外的射束合并元件处作为输出分量，将每个反馈分量指引到波长过滤元件处，将每个反馈分量指引到反射元件处，且将每个反馈分量的反射指引到发射所述发射射束的射束发射器中，所述每个反馈分量的反射的一部分是具体反馈分量。
附图说明
图1示出波长选择型外置谐振器，其利用作为波长选择元件的薄膜校准仪和部分反射镜以将谐振反馈指引到多个发射器中，从而协助射束波长稳定。
图2示出校准仪和作为与校准仪相互作用的射束的入射射束的光路。
图3示出能够在DWBC设备的波长选择型外置谐振器中使用的薄膜校准仪。
图4示出校准仪依据波长的传输光谱。
图5是描绘以校准仪的平行镜的反射率为依据的校准仪的光谱分辨率的示意图。
图6是描绘以对于三个不同入射角的波长为依据的薄膜校准仪的传输光谱的示意图。
图7是能够在DWBC设备的波长选择型外置谐振器中使用的多腔体薄膜校准仪的示意图。
图8是描绘具有多个腔体的各种薄膜过滤元件的传输光谱的示意图。
图9是描绘图1的激光源中的各个发射器的发射光谱的带宽的示意图，图1的校准仪的传输光谱的带宽以入射角和波长对应于各个发射器，且损失通道光谱对应于各个发射器。
图10示出波长选择型外置谐振器，其利用作为波长选择元件的薄膜陷波滤波器和部分反射镜以将谐振反馈指引到多个发射器中，从而协助射束波长稳定。
图11是描绘在图10的激光源中的各个发射器的发射光谱的带宽的示意图，图10的陷波滤波器的反射光谱的带宽以入射角和波长对应于各个发射器，且损失通道光谱对应于各个发射器。
图12示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用射束分离偏振器将光学反馈分量指引到利用薄膜校准仪作为波长选择元件的波长选择反馈分支中。
图13示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用射束分离偏振器将光学反馈分量指引到利用薄膜陷波滤波器作为波长选择元件的波长选择反馈分支中。
图14示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用高反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜校准仪作为波长选择元件的反馈分支中。
图15示出能够在DWBC设备中使用的替换性波长稳定系统，波长稳定系统利用高反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜校准仪作为波长选择元件的反馈分支中。
图16示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用低反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜校准仪作为波长选择元件的反馈分支中。
图17示出能够在DWBC设备中使用的替换性波长稳定系统，替换性波长稳定系统利用低反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜校准仪作为波长选择元件的反馈分支中。
图18示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用高反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜陷波滤波器作为波长选择元件的反馈分支中。
图19示出能够在DWBC设备中使用的替换性波长稳定系统，替换性波长稳定系统利用高反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜陷波滤波器作为波长选择元件的反馈分支中。
图20示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用低反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜陷波滤波器作为波长选择元件的反馈分支中。
图21示出能够在DWBC设备中使用的替换性波长稳定系统，替换性波长稳定系统利用低反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜陷波滤波器作为波长选择元件的反馈分支中。
图22示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用薄膜校准仪将光学反馈分量指引到反馈分支中且朝向射束合并元件指引光学输出分量。
图23示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用高反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜校准仪作为波长选择元件的反馈分支中，其中高反射率的部分反射镜定位在薄膜校准仪的表面上。
图24是描绘与在图22的激光源中的各个发射器对应的发射光谱的带宽的示意图，图22的校准仪的传输光谱的带宽以波长和入射角对应于各个发射器，且图22的薄膜校准仪的反射光谱以波长和入射角对应于各个发射器。
图25是描绘具有各种反射率的平行反射表面的多个薄膜校准仪的反射光谱的示意图。
图26是描绘与图22的激光源中的各个发射器对应的发射光谱的带宽的示意图，图22的校准仪的传输光谱的带宽以波长和入射角对应于各个发射器，且图22的校准仪的反射光谱以波长和入射角对应于各个发射器，其中图22的校准仪具有非对称反射率的平行反射表面。
图27示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用薄膜陷波滤波器将光学反馈分量指引到反馈分支中且朝向射束合并元件指引光学输出分量。
图28是描绘与图27的激光源中的各个发射器对应的发射光谱的带宽的示意图，图27的陷波滤波器的反射光谱的带宽以波长和入射角对应于各个发射器，且图27的陷波滤波器的传输光谱以波长和入射角对应于各个发射器。
图29是描绘与图27的激光源中的各个发射器对应的发射光谱的带宽的示意图，图27的陷波滤波器的反射光谱的带宽以波长和入射角对应于各个发射器，且图27的陷波滤波器的传输光谱以波长和入射角对应于各个发射器。
图30描绘了DWBC设备的各种部件，包括波长稳定系统、光学望远镜和分散射束合并元件。
图31是描绘薄膜滤波器的波长-角度分散和薄膜滤波器的波长-角度分散的导数的示意图。
图32是描绘从波长稳定系统显现的波长-角度光谱的示意图。
图33是描绘从波长稳定系统显现的替换性波长-角度光谱的示意图。
图34是描绘各种角度分散元件的波长-角度分散的示意图。
图35是描绘在越过波长稳定系统的各种构型之后从射束合并元件显现的合并射束的射束发散的示意图。
图36是描绘从波长稳定系统显现的波长-角度光谱的线性调节的示意图。
具体实施方式
I.介绍系统
图1-11示出且提供对利用薄膜滤波器作为波长选择元件的外置谐振器的操作的见解。在图1和10中描绘的实施方式包括激光源，所示激光源包括多个在空间上分开的各个激光发射器。各个激光发射器可以是二极管激光器、纤维激光器、固体激光器、或任何其它类型的激光器。构成激光源101和1001的所述多个独立发射器可设置成一维阵列、二维阵列、或各种其它构型。在一些实施方式中，激光源101和1001包括二极管线阵堆，每个线阵具有多个发射器。通常的，各个二极管激光发射器发射具有非对称射束轮廓的射束，所述非对称射束轮廓具有垂直于传播方向的两条垂直轴，射束在两条垂直轴上以不同速率发散。两条轴能够定义为：快轴，射束沿快轴更快地发散；和慢轴，射束在慢轴上相比较而言更慢速地发散。虽然在图1-11中都未描绘，但是各种光学元件可用于在射束与在图1-11中描绘的元件相互作用之前操纵由各个二极管发射器发射的射束。这种操纵可称为预处理，且各种现有技术的文献讨论了用于预处理由二极管激光发射器发射的射束的技术。在DWBC的情况下，可执行预处理确保产生高品质多光谱合并的输出射束。例如，射束可旋转，以使得下游处理沿快轴而非沿慢轴执行。
图1示出利用薄膜校准仪作为波长选择元件的波长选择型外置谐振器和用于将谐振反馈指引到多个发射器中以协助射束波长稳定的部分反射镜。在图1中描绘的设备包括具有多个独立发射器(例如，101A和101N)的激光源101、位置到角度转换镜片102、如在图1中描绘为校准仪103的薄膜过滤元件、准直镜片104、以及反射元件105。波长选择型外置谐振器给激光源101的所述多个独立发射器中的每个提供反馈，以稳定由激光源101的所述多个发射器发射的射束的波长。具体地，外置谐振器将特定波长的光子耦合到激光源101的特定发射器中，且由此引发各个发射器中的每个发射特定、分配波长的附加光子。
激光源101的所述多个发射器发射一起构成外置谐振器输入110的多个射束。外置谐振器输入110因此包含多个独立构成射束，所述多个独立构成射束中的每个由激光源101中的单一发射器发射。图1描绘了由发射器101A和101N发射的两条具体外置谐振器输入射束110A和110N。激光源101中各个发射器中每个的发射光谱随着外置谐振器给发射器提供反馈而缩窄。
对于外置谐振器分量110的每个构成射束，能够定义优选谐振模式分量和替换性谐振模式分量。每个构成射束的优选谐振模式分量包括波长与激光源101的发射器的优选谐振模式对应的光子。每个构成射束的替换性谐振模式分量包括波长与激光源的发射器的优选谐振模式不对应的光子。
激光源101中的每个发射器具有相对于第一位置到角度转换镜片102的具体位置。因此，在离开激光源时，未过滤激光源输出110具有与在激光源101中的发射器的空间分布对应的位置光谱。例如，未过滤激光源输出110的构成射束110A的位置对应于各个发射器101A的位置，而未过滤激光源输出110的构成射束110N的位置对应于各个发射器101N的位置。
第一位置到角度转换镜片102布置在激光源101和校准仪103之间。在图1中描绘的实施方式中，第一位置到角度转换镜片102是傅里叶透镜。然而，在替换性实施方式中，位置到角度转换镜片102可以是以下组之一：包括但不限于菲涅尔透镜、镜构造和衍射光栅。第一位置到角度转换镜片102给未过滤激光源输出110的每个构成射束施加相对于校准仪103的入射角。由第一位置到角度转换镜片102给未过滤激光源输出110的构成射束施加的入射角由构成射束的空间位置且因此由激光源101的发射器的空间位置确定。例如，第一位置到角度转换镜片102给构成射束110A施加由各个发射器101A的空间位置确定的入射角。因此，在从第一位置到角度转换镜片102显现之后，未过滤激光源输出110拥有与激光源101的各个发射器的空间分布对应的角度光谱。
校准仪103定位在第一位置到角度转换镜片102的焦点处，以使得未过滤激光源输出110的构成射束在位于校准仪的前表面的空间中的点处聚焦。校准仪103包括两个平行面板，所述两个平行面板具有由限定校准仪厚度的分隔距离分开的高反射率、面向内表面。校准仪103呈现以入射射束的波长和入射射束撞击校准仪的角度为依据的传输光谱。具体地，对于给定的入射角，校准仪将仅传输波长与校准仪103的谐振模式对应的光子。校准仪的谐振模式在穿过校准仪的光路长度是入射光子的波长的整数倍的情况下发生。
校准仪103的传输特性实现校准仪103和第一位置到角度转换镜片102的结合，以选择用于激光源101的每个发射器的优选谐振模式。具体地，位置到角度转换镜片102给由激光源101的各个发射器中每个发射的光子施加具体入射角。换言之，第一位置到角度转换镜片给激光源的每个发射器分配具体入射角。在此之后，对于每个入射角(且因此对于每个发射器)，校准仪103选择用于传输的具体波长的光子。与校准仪的具体谐振模式不对应的波长的光子将在到达在校准仪103的平行反射表面之间的空间之前由校准仪反射。没有与校准仪的具体谐振模式对应的光子由此从波长选择型外置谐振器移除。由于校准仪103的传输特性，从校准仪103显现的光子都具有与产生所述光子的发射器的优选谐振模式对应的波长。从校准仪103显现的射束包含过滤激光源输出111。一部分过滤激光源输出111随后由反射元件105反射且作为射束波长稳定反馈返回到激光源101。在图1中描绘的实施方式中，反射元件105是部分反射镜。
回到在图1中描绘的设备，过滤激光源输出111在从与校准仪103相互作用显现时保持与由未过滤激光源输出110拥有的角度光谱相关的角度光谱。过滤激光源输出111包括多个单一波长构成射束，例如，构成射束111A和构成射束111N，所述多个单一波长构成射束中的每个具有相对于校准仪103的传输角度。此外，激光源输出111的每个构成射束也具有相对于准直镜片104的入射角。
准直镜片104布置在校准仪103和反射元件105之间。准直镜片104将过滤激光源输出111的角度光谱转换成位置光谱且将激光源输出111的构成射束指引到反射元件105处。具体地，准直镜片104将激光源输出111的每个构成射束的入射角映射到在反射元件105处的位置。因此，准直镜片104将图像投影到反射元件105上，所述图像对应于离开激光源101的射束的图像。在图1中描绘的实施方式中，准直镜片104是傅里叶透镜。然而，在替换性实施方式中，各种光学元件可被利用为准直镜片。例如，菲涅尔透镜、镜构造和衍射光栅都可用作在替换性实施方式中的准直镜片。
在从准直镜片104显现时，过滤激光源输出111朝向反射元件105传播且与反射元件相互作用。反射元件105将一部分过滤激光源输出111反射为谐振反馈112且将一部分过滤激光源输出111传输为谐振器输出113。谐振反馈112和谐振器输出113都包含多个校准的单一波长(即，窄光谱带宽)射束。由反射元件105传输的所述一部分过滤激光源输出111和被反射的所述一部分过滤激光源输出可被调整以优化提供到激光源101的反馈量。概括而言，由校准仪传输的电磁辐射的相当大部分的也由反射元件105传输作为谐振器输出113。优选的，反射元件105大致传输至少百分之八十的入射电磁辐射作为系统输出113且大致反射不多于百分之二十的入射电磁辐射作为谐振反馈112。
在从反射元件105显现之后，谐振反馈112在与未过滤激光源输出110的传播方向相反的传播方向上朝向激光源101传播通过准直镜片104和校准仪103。通过给谐振反馈112的每个构成射束施加相对于校准仪103的入射角，准直镜片104给谐振反馈112施加角度光谱。给谐振反馈的每个构成射束施加的入射角对应于过滤激光源输出111的对应构成射束的传输角度，且因此对应于未过滤激光源输出110的对应构成射束的入射角。因此，谐振反馈112的每个构成射束将具有与校准仪103的传输峰值对应的入射角和波长。因此，校准仪103对于谐振反馈112而言将是透明的。
在穿过校准仪103之后，第一位置到角度转换镜片102将谐振反馈112的角度光谱转换成与激光源101中的所述多个发射器的空间分布对应的位置光谱。因此，第一位置到角度转换镜片102将谐振反馈112的每个构成射束指引到激光源101的单一发射器中，由此刺激与激光源101的每个发射器的、如由校准仪选择的优选谐振模式对应的电磁辐射的发射。虽然所述反馈引起每个发射器以单一波长发射，但是所述构型不排除在激光源101中的多个发射器将各自发射相同波长的多个射束的可能性。例如，在激光源101是一堆二极管线阵的情况下，来自不同二极管线阵的各个发射器可以发射相同波长的射束。
图2示出校准仪，所述校准仪以与图1的利用为薄膜过滤元件103的校准仪类似的方式工作且概述对于产生校准仪的传输光谱负责的干涉现象。图2描绘随着入射射束与校准仪相互作用的入射射束的光路。入射射束201以入射角度θ在校准仪的外侧边缘上的第一抗反射涂层210处撞击校准仪。在此之后，入射射束传播通过基底211、穿过第一面向内高反射率表面212、且进入校准仪213的内部。在入射射束201传播穿过校准仪213的内部且到达第二面向内高反射率表面214之后，第二面向内高反射率表面将入射射束201分成多个分量。入射射束201的第一分量作为第一传输射束202传输到第二基底215中。入射射束的第二分量由第二面向内高反射率表面214反射作为第一反射射束203。
第一传输射束202传播通过第二基底215以及穿过抗反射涂层216且以等于入射射束的入射角θ的传输角度θ离开校准仪。同时，第一反射射束203传播通过校准仪内部213，直到第一反射射束到达第一面向内高反射率表面212。在到达第一面向内高反射率表面212时，第一反射射束203以反射角度θ回射穿过校准仪内部213。在第一反射射束203传播通过校准仪213的内部且到达第二面向内高反射率表面214之后，第二面向内高反射率表面将第一反射射束203分成第二传输射束204和第二反射射束205。第二反射射束在此之后回弹穿过校准仪内部213且在此之后产生第三传输射束206。传输射束中的每个以等于θ的传输角度从校准仪显现。
传播通过且穿过校准仪的射束的相长和相消干涉影响分别导致传输最大值和最小值。当例如202、204和206的传输射束同相时，相长最大值发生。传输射束之间的相位关系是以下的函数：波长射束，构造校准仪结构的材料的折射率，校准仪的厚度(即，将两个平行高反射表面分开的距离)，和射束的入射角。传输最大值在的情况下发生，其中d是在两个平行高反射表面之间的空间距离，m是奇整数，n是在校准仪内部113内的折射率，θ是入射射束101的入射角，且λ是入射射束的波长。校准仪的传输光谱由等式提供，其中是光学相位，d是在两个平行高反射表面之间的空间距离，n是在校准仪内部213内的折射率，θ是入射射束201的入射角，且λ是入射射束的波长。
图3示出用于在波长选择型外置谐振器中使用的薄膜校准仪300。薄膜校准仪包括在(未示出)基底上按顺序布置的平行薄膜反射表面301和302。在由图3描绘的实施方式中，平行薄膜反射表面301和302是介电高反射率镜。校准仪的厚度d被定义为在两个面向内平行反射表面301和302之间的分隔距离。当在DWBC应用中被利用时，校准仪的厚度d被选择成激光源的发射器的自然谐振模式的大约单个半波的量级，以限制校准仪的谐振模式的数量。
图4是示意图示出能够在波长选择型外置谐振器中使用的示例性校准仪的传输光谱。图4的图表将校准仪的传输绘制为以具体入射角撞击校准仪的光子的波长的函数。在图4中描绘的传输光谱包括与校准仪的谐振模式对应的四个传输峰值。校准仪的谐振模式在通过校准仪的光路长度是波长的整数倍的情况下发生。在邻近峰值之间的波长分隔限定校准仪的自由光谱范围(FSR)。校准仪的FSRΔλ由已知为校准仪的反射精细度Nr的量与校准仪的任何传输带的全宽度半最大值δλ1/2相关。校准仪的反射精细度Nr也由等式与校准仪的平行反射表面的反射率R相关。因此，由图4描绘的传输光谱由等式提供。
图5将校准仪的光谱分辨率或精细度示出为校准仪的平行镜的反射率的函数。如从在图6中描绘的图表能够看见的，随着校准仪的平行反射表面的反射率增加，校准仪的精细度且因此校准仪的光谱分辨率增加。随着反射率接近1.00(绝对反射比)，光谱分辨率显著增加。高精细度校准仪的传输光谱相对于低精细度的校准仪呈现明显更锐利峰值和明显更低的传输最小值。因此，利用高精细度校准仪的波长选择型外置谐振器能够提供用于射束波长稳定的非常窄光谱带宽的反馈射束。
图6是依据用于三个不同入射角的波长描绘薄膜校准仪的传输光谱的示意图。在图6中用于提供传输光谱的薄膜校准仪具有反射率R＝0.9995的平行反射表面。相对于第一入射角(40.19°)，薄膜校准仪以λ＝955.00nm的波长呈现传输峰值。相对于第二(40.15°)和第三(40.11°)入射角，薄膜校准仪分别以λ＝955.25nm和λ＝955.50nm的波长呈现传输峰值。
在图6中描绘的薄膜校准仪的传输光谱是图1的薄膜校准仪的传输光谱的子集的代表。具体地，由图6描绘的薄膜校准仪的传输光谱呈现对于每个入射角的单一窄传输峰值。入射角对应于在激光源101中的各个发射器的位置。具体地，第一位置到角度转换镜片102将三个激光源101的发射器的位置映射到40.11°、40.15°和40.19°的入射角。如由图6的传输光谱表示的，对于每个入射角，校准仪103相对于极度窄带波长的光子是基本透明的，且相对于所有其它波长的光子是基本不透明的。具体地，对于以入射角40.11°撞击校准仪的光子，校准仪仅传输那些波长在以955.50nm为中心的极度窄带内的光子。以这种方式，校准仪仅允许与在以955.50nm为中心的极度窄带内的波长对应的光学功率对应于入射角40.11°地传输到发射器中，作为反馈。类似的，校准仪仅允许波长在以955.25nm和955.00nm为中心的极度窄带内的谐振反馈分别对应于40.15°和40.19°的入射角地传输到发射器中。
图7是描绘在图1的激光源中的各个发射器的发射光谱的带宽的示意图，图1的校准仪的传输光谱的带宽以入射角和波长对应于各个发射器，且损失通道光谱对应于各个发射器。图7中描绘的发射光谱、传输光谱、以及损失通道光谱都属于图1的激光源101中的单一发射器。曲线701代表图1的激光源中的各个发射器的发射光谱。如能够看见的，各个发射器以相对窄范围的波长发射光学功率。由701代表的发射光谱对应于激光源101中已经开始接收反馈的各个发射器。因此，对应于由701代表的发射光谱的射束具有充分窄的光谱带宽，以使得假如所述射束与类似窄光谱带宽的其它射束合并，所述射束也不减损DWBC系统的输出射束品质。
曲线702代表入射角与激光源101中的各个发射器对应的图1的校准仪的传输光谱，各个发射器的发射光谱由曲线701代表。如能够看见的，校准仪的传输光谱比由曲线701代表的发射光谱具有基本更窄的光谱带宽。曲线701和702的比较强调的事实是：激光源101中的各个二极管发射器的发射光谱不能通过提供基本更窄的反馈而变得极其窄。实际上，诸如光谱和空间烧孔的光谱加宽效应限制各个二极管发射器的发射光谱的带宽能够变窄的程度。
曲线703代表图1的损失通道120A和120B的光谱。由曲线703代表的损失通道光谱是由曲线701代表的各个发射器的发射光谱和由曲线702代表的校准仪的传输光谱的产物。由曲线703代表的损失通道光谱表示由各个二极管发射器产生的相当量的光学功率从系统排出且被阻止起作用于输出射束的功率。虽然有利于高选择性波长传输地消除大量输入光学功率的DWBC系统对于一些应用可能是有用的，但是如由曲线703表示的、在图1中描绘的构造导致的差转换效率(wall-plugefficiency)将阻止这种系统对于要求相当射束输出功率的多种应用的理想性。
图8示出能够在密集波长多路复用设备的波长选择型外置谐振器中使用的多腔体薄膜过滤元件。薄膜过滤元件800包括由安装在基底(801A，801B，801C，801D)上的两个平行高反射率的面向内表面(802A，802B1，802B2，802C1，802C2，802D)组限定的一系列腔体(803A，803B，803C)。因此，薄膜过滤元件800是三腔体薄膜过滤元件。在由图8描绘的实施方式中，高反射率表面是由腔体厚度d分开的介电高反射镜。在DWBC应用中，腔体厚度d被选择成粗略上大约是激光源的发射器的优选谐振模式的单一半波长的量级，以限制薄膜过滤元件的谐振模式的数量。图3的薄膜校准仪300是单一腔体薄膜过滤元件的示例。
图9是描绘具有多个腔体的各种薄膜过滤元件的传输光谱的示意图。在图9中描绘的图表描绘了对于具有一个、两个和三个腔体的薄膜过滤元件的传输光谱。如能够从在图9中描绘的图表看见的，随着薄膜过滤元件的腔体的数量增加，传输光谱的形状在其峰值处加宽且在其底部处缩窄。因此，随着腔体的数量增加，由薄膜过滤元件提供的波长选择的保真度增加。如能够从图7和9的比较看见的，特定薄膜过滤元件的使用能够减小指引到损失通道中的光学功率的量，就算只是相对较小的程度。然而，如能够从图9看见的，多腔体薄膜滤波器提供一种方法，其用于增加由过滤元件传输的光学功率的量且由此限制指引到损失通道中的光学功率的量。
图10示出波长选择型外置谐振器，其利用作为波长选择元件的薄膜陷波滤波器和部分反射镜将谐振反馈指引到多个发射器中以协助射束波长稳定。在图10中描绘的设备包括具有多个独立发射器(例如，各个发射器1001A和1001N)的激光源1001、第一位置到角度转换镜片1002、薄膜过滤元件1003、准直镜片1004和部分反射镜1005。在图10中描绘的实施方式中，薄膜过滤元件1003是薄膜陷波滤波器。波长选择型外置谐振器给激光源1001的所述多个独立发射器中的每个提供谐振反馈，以稳定由激光源1001发射射束的波长。具体地，外置谐振器将特定波长的光子耦合到激光源1001的定位的各个发射器中的每个中，且由此引发各个发射器中的每个发射具有相同波长的附加光子。
激光源1001的所述多个发射器发射一起构成外置谐振器输入或激光源输出1010的多个射束。激光源输出1010因此包含多个独立构成射束，所述多个独立构成射束中的每个由激光源1001中的单一发射器发射。图1描绘了由发射器1001A和1001N发射的两条具体的外置谐振器输入射束1010A和1010N。每个发射器以各种波长发射光学功率，由此产生发射光谱。外置谐振器起作用以缩窄激光源的所述多个发射器中的每个的发射光谱的带宽。
激光源1001中的每个发射器具有相对于第一位置到角度转换镜片1002的具体位置。因此，在离开激光源时，激光源输出1010具有与激光源1001中的发射器的空间分布对应的位置光谱。例如，激光源输出1010的构成射束1010A的位置对应于各个发射器1001A的位置，而未过滤激光源输出1010的构成射束1010N的位置对应于各个发射器1001N的位置。
第一位置到角度转换镜片1002布置在激光源1001和陷波滤波器1003之间。第一位置到角度转换镜片1002给激光源输出1010的每个构成射束施加相对于陷波滤波器1003的入射角。由第一位置到角度转换镜片1002给激光源输出1010的构成射束施加的入射角由构成射束的空间位置且因此由激光源1001的发射器的空间位置确定。例如，第一位置到角度转换镜片1002给构成射束1010A施加由各个发射器1001A的空间位置确定的入射角。因此，在从第一位置到角度转换镜片1002显现之后，未过滤激光源输出1010拥有与激光源1001的各个发射器的空间分布对应的角度光谱。在图10中描绘的实施方式中，第一位置到角度转换镜片1002是傅里叶透镜。然而，在替换性实施方式中，位置到角度转换镜片1002可以是菲涅尔透镜、镜构造、棱镜体、或衍射光栅。也可以利用能够将入射射束的位置转化成相对于陷波滤波器1003的入射角的附加光学元件。
陷波滤波器1003定位在第一位置到角度转换镜片1002的焦点处，以使得激光源输出1010的构成射束聚焦在位于陷波滤波器1003的前表面上的空间点处。陷波滤波器1003呈现取决于入射射束的波长和入射射束撞击陷波滤波器的角度的传输光谱。具体地，对于给定的入射角，陷波滤波器1003将传输除了波长在围绕匹配入射角的波长居中的非常窄的带内的光子之外的所有光子。不被传输的光子将被反射。因此，对于每个入射角，陷波滤波器1003将反射波长落在非常狭窄的带内的光子。
陷波滤波器1003的传输特性实现陷波滤波器1003和第一位置到角度转换镜片1002的结合，以选择对于激光源1001的每个发射器的优选谐振模式。具体地，位置到角度转换镜片1002给由激光源1001的各个发射器中每个发射的光子施加具体入射角。换言之，第一位置到角度转换镜片将具体入射角分配到激光源的每个发射器。在此之后，对于每个入射角(且因此对于每个发射器)，陷波滤波器1003选择具有待反射的具体波长的光子。具有在非常窄的反射带以外的波长的光子将由陷波滤波器传输且由此从系统排出作为损失通道1020A和1020B。由于陷波滤波器1003的传输特性，反射光子将对应于产生所述反射光子的发射器的优选谐振模式。反射光子构成组成过滤激光源输出1011的射束。
在由陷波滤波器1003反射之后，过滤激光源输出1011在由陷波滤波器1003反射时保持与由激光源输出1010拥有的角度光谱相关的角度光谱。过滤激光源输出1011包括多个单一波长构成射束，例如，构成射束1011A和构成射束1011N，所述多个单一波长构成射束中的每个具有相对于陷波滤波器103的反射角度。此外，过滤激光源输出1011的每个构成射束也具有相对于准直镜片1004的入射角。
准直镜片1004布置在陷波滤波器1003和反射元件1005之间。准直镜片1004将过滤激光源输出1011的角度光谱转换成位置光谱且将过滤激光源输出1011的构成射束指引到反射元件1005处。具体地，准直镜片1004将过滤激光源输出1011的每个构成射束的入射角映射到在反射元件1005处的位置。因此，准直镜片1004将图像投影到反射元件1005上，所述图像对应于离开激光源1001的激光源输出1010的构成射束的图像。然而，投射图像仅由波长从陷波滤波器1003的窄反射光谱选择的射束构成。在图10中描绘的实施方式中，准直镜片1004是傅里叶透镜。然而，在替换性实施方式中，各种光学元件可被利用为准直镜片。例如，菲涅尔透镜、镜构造、棱镜体和衍射光栅在替换性实施方式中可都被用作准直镜片。
在从准直镜片1004显现时，过滤激光源输出1011朝向反射元件1005传播且与反射元件1005相互作用。反射元件1005将一部分过滤激光源输出1011反射为谐振反馈1012且将一部分过滤激光源输出1011传输为系统输出1013。谐振反馈1012和系统输出1013包含多个窄光谱带宽射束。由反射元件1005传输的、由过滤激光源输出1011包含的所述一部分入射光学功率和不由反射元件1005传输的所述一部分入射光学功率可被调整，以优化提供给激光源1001的反馈的量。概括而言，由陷波滤波器1003反射相当大部分的光学功率也由反射元件1005传输作为系统输出1013。优选的，反射元件1005大致传输至少百分之八十的入射电磁辐射作为系统输出1013且大致反射不多于百分之二十的入射电磁辐射作为谐振反馈1012。
在从反射元件1005显现之后，谐振反馈1012通过准直镜片1004传播且由陷波滤波器1003在与激光源输出1010的传播方向相反的传播方向上朝向激光源1001反射。准直镜片1004通过给谐振反馈1012的每个构成射束施加相对于陷波滤波器1003的入射角而给谐振反馈1012施加角度光谱。给谐振反馈的每个构成射束施加的入射角对应于从过滤激光源输出1011的对应构成射束的陷波滤波器的反射角度，且因此对应于激光源输出1010的对应构成射束的入射角。因此，谐振反馈1012的每个构成射束将具有与陷波滤波器1003的反射带对应的入射角和波长。
在由陷波滤波器反射之后，第一位置到角度转换镜片102将谐振反馈1012的角度光谱转换成与激光源1001中的所述多个发射器的空间分布对应的位置光谱。因此，第一位置到角度转换镜片1002将谐振反馈1012的每个构成射束指引到激光源1001的单一发射器中，由此刺激对应于激光源1001的每个发射器的、如由陷波滤波器1003选择的优选谐振模式的电磁辐射的发射。
图11是描绘图10的激光源中的各个发射器的发射光谱的带宽的示意图，图10的陷波滤波器的反射光谱的带宽以入射角和波长对应于各个发射器，且损失通道光谱对应于各个发射器。图11是描绘图10的激光源中的各个发射器的发射光谱的带宽的示意图，图10的陷波滤波器的传输光谱的带宽以入射角和波长对应于各个发射器，且损失通道光谱对应于各个发射器。在图11中描绘的发射光谱、传输光谱和损失通道光谱都属于图10的激光源1001中的单一发射器。曲线1101代表图10的激光源中的各个发射器的发射光谱。如能够看见的，各个发射器以相对窄范围的波长发射光学功率。由1101代表的发射光谱对应于激光源101中已经开始接收反馈的各个发射器。因此，与由1101代表的发射光谱对应的射束具有充分窄的光谱带宽，以使得所述发射光谱在与类似窄光谱带宽的其它射束合并的情况下将不减损DWBC系统输出的射束品质。
曲线1102代表入射角与激光源1001中的各个发射器对应的图1的陷波滤波器的传输光谱，所述各个发射器的发射光谱由曲线1101代表。如能够看见的，陷波滤波器的传输光谱具有比由曲线1101代表的发射光谱的光谱带宽基本更窄的光谱带宽。曲线1101和1102的比较强调的事实是，激光源1001中的各个二极管发射器的发射光谱不能够通过提供基本更窄的反馈而变得极其窄。实际上，诸如光谱和空间烧孔的光谱加宽效应限制各个二极管发射器的发射光谱的带宽能够变窄的程度。
曲线1103代表图10的损失通道1020A和1020B的光谱。由曲线1103代表的损失通道光谱是由曲线1101代表的各个发射器的发射光谱和由曲线1102代表的陷波滤波器的传输光谱的产物。由曲线1103代表的损失通道光谱表示由各个二极管发射器产生的相当量的光学功率从系统排出且被阻止起作用于输出射束的功率。虽然有利于强选择性波长传输地消除大量输入光学功率的DWBC系统对于一些应用可以是有用的，但是如由曲线1103表示的、在图10中描绘的构造导致的差转换效率将阻止这种系统对于要求相当射束输出功率的多种应用的理想性。
II.利用光学功率分离的DWBC系统
如图7和11所示，作为外置谐振器中的波长选择元件的薄膜滤波器的利用导致通过薄膜滤波器入射的相当量的光学功率通往损失通道中且因此离开系统。更具体地，由激光源的二极管激光器产生的输出射束具有比由薄膜滤波器选择的分量的带宽明显更宽广的光谱带宽。然而，由二极管发射的射束具有充分窄的光谱带宽，以由射束合并元件合并成高品质输出射束。然而，在图1和10中描绘的实施方式中，与由二极管激光器发射但是不由薄膜元件选择的波长对应的光学功率被损失且不耦合到系统输出射束中、也不作为谐振反馈被系统利用。结果是DWBC系统的整体转换效率的大量减小。为了最小化由于使用薄膜滤波器作为波长选择元件造成的光学功率损失，期望的是将由激光源产生的输入光学功率分成分开的分量，且将第一分量指引到输出射束合并设备以及将第二分量指引到外置谐振器以用作波长稳定反馈。将相当大部分的输入光学功率指引到输出射束合并设备而不首先使所述输入光学功率穿过薄膜滤波器实现相当的损失降低，所述损失由经由薄膜滤波器的波长过滤造成。同时，以剩余小部分光学功率执行波长选择能够产生充分的反馈，以实现产生高品质合并的输出射束所需的输入射束波长稳定。
图12-21示出各种波长稳定系统，每个波长稳定系统能够被利用为DWBC系统中的部件，所述波长稳定系统将输入光学功率分成待过滤且用于谐振反馈的第一分量和待耦合到射束合并设备中的第二分量。图12-21示出波长稳定系统，其包括激光源、用于射束分离的装置、用于将由激光源产生的一部分光学功率朝向输出射束耦合元件指引的装置、和包括薄膜过滤元件的谐振反馈分支。在一些实施方案中，系统的单一部件用于多个功能。例如，单一部件可用作用于射束分离的装置和用于输出射束耦合的装置。如在图12-21中描绘的，激光源是各个二极管激光发射器阵列。然而，在替换性实施方式中，各个激光发射器可以是二极管激光器、纤维激光器、固体激光器、或任何其它类型的激光器。二极管激光发射器的阵列可以是一维阵列或二维阵列。二极管激光发射器通常地发射具有非对称射束轮廓的射束，所述非对称射束轮廓具有两条轴，射束沿所述两条轴以不同速率发散。所述两条轴垂直于彼此且垂直于射束传播的方向。所述两条轴中的第一条能够定义为快轴，射束沿快轴更快地发散，且所述两条轴中的第二条能够定义为慢轴，射束沿慢轴相比较而言更慢速地发散。虽然不在图12-21中的任何图中描绘，但是各种光学元件可用于在射束与在图12-21中描绘的元件相互作用之前操纵由各个二极管发射器发射的射束。这种操纵可称为预处理，且各种现有技术的文献讨论了用于预处理由二极管激光发射器发射的射束的技术。可执行预处理以确保产生高品质多光谱合并的输出射束。例如，射束可旋转以使得下游处理沿快轴而非沿慢轴执行。
而且，在图12-21中示出的波长稳定系统包含多个光学元件，所述多个光学元件给由激光源的二极管激光发射器发射的输入射束中的一个或多个施加相对于具体部件的入射角。在图12-21中，这种位置到角度转换元件被描绘为傅里叶透镜。然而，包括菲涅尔透镜、棱镜体和镜构型的各种替换可能性可用于实现相同效果。
图12示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用射束分离偏振器以将光学反馈分量指引到利用薄膜校准仪作为波长选择元件的外置谐振器中。在图12中描绘的波长稳定系统包括激光源1201、偏振元件1202、射束分离偏振器1203、位置到角度转换镜片1204、薄膜校准仪1205、准直镜片1206和高反射元件1207。波长稳定系统也包括波长选择型外置谐振器1250。波长选择型外置谐振器1250由从激光源1201通过偏振元件1202、射束分离偏振器1203、位置到角度转换镜片1204、校准仪1205、准直镜片1206和反射元件1207的光路限定。校准仪1205用作用于波长选择型外置谐振器1250的波长选择元件。波长选择型外置谐振器1250给激光源1201提供波长稳定反馈，以促成由激光源1201发射的优选波长的光子。
激光源1201发射一起构成激光源输出1210的多个独立射束，激光源输出也用作外置谐振器输入。所述多个射束中的每个由激光源1201中的单一发射器发射。图12描绘了由发射器1201A和1201N发射的两条具体的未过滤激光源输出射束1210A和1210N。激光源1201中的每个发射器具有具体空间位置。将激光源1201的发射器中的每个定位在一起的所述多个空间位置限定空间分布。在离开激光源时，未过滤激光源输出1210具有与激光源1201中的发射器的空间分布对应的位置光谱。例如，未过滤激光源输出1210的构成射束1210A的位置对应于各个发射器1201A的位置，而未过滤激光源输出1210的构成射束1210N的位置对应于各个发射器1201N的位置。
偏振元件1202定位在未过滤激光源输出1210的光路中。偏振元件1202给未过滤激光源输出1210的构成射束中的每个施加偏振。在图12中描绘的实施方式中，偏振元件1202是半波面板。然而，各种偏振元件包括但不限于四分之一波面板、线性偏振器、晶体偏振器、薄膜偏振器，且其各种结合可被利用为偏振元件1202(其可被称为结合利用多个元件的偏振系统)。在从偏振元件1202显现时，激光源输出1210的构成射束被偏振且一起构成偏振激光源输出1211。在图12中描绘的实施方式中，偏振激光源输出1211以如下角度被线性偏振，所述角度包括沿定义为s-偏振轴和p-偏振轴的正交偏振轴对准的两个分量。
射束分离偏振器1203将偏振激光源输出1211分成两个分开的分量：s-偏振分量和p-偏振分量。第一分量被指引到反馈分支1260中作为反馈分支输入1213(在图12中，p-偏振分量)，而第二分量被指引出系统作为输出射束1212(在图12中，s-偏振分量)。由偏振元件1202给偏振激光源输出1211的构成射束施加的偏振角度确定沿s-偏振轴对准的偏振激光源输出1211的比例和沿p-偏振轴对准的比例。因此，偏振元件1202确定指引到输出射束1212中和指引到反馈分支输入1213中的入射光学功率的比例。大致上，优选的是激光源输出1210的光学功率的至少百分之八十被指引到输出射束1212中。然而，为了提供增加亮度的输出射束，期望的是将激光源输出1210的百分之九十或更多的入射功率指引到输出射束1212中。
在从射束分离偏振器1203显现之后，反馈分支输入与位置到角度转换镜片1204相互作用。位置到角度转换镜片1204布置在射束分离偏振器1203和校准仪1205之间。位置到角度转换镜片1204给反馈分支输入1213的每个构成射束施加相对于校准仪1205的入射角。由位置到角度转换镜片1204给反馈分支输入的构成射束施加的入射角由构成射束的空间位置确定。因此，在从位置到角度转换镜片1204显现之后，反馈分支输入1213拥有与激光源1201的各个发射器的空间分布对应的角度光谱。在图12中描绘的实施方式中，位置到角度转换镜片1204是傅里叶透镜。然而，在替换性实施方式中，位置到角度转换镜片1204可以是菲涅尔透镜、镜构造、或棱镜体。校准仪1205定位在第一位置到角度转换镜片1204的焦点处，以使得反馈分支输入1213的构成射束聚焦在位于校准仪1205的前表面上的空间点处。校准仪1205呈现取决于入射射束的波长和入射射束撞击校准仪1205的角度的传输光谱。具体地，对于给定入射角，校准仪1205将仅传输波长与对应于校准仪的传输带的非常窄带的波长对应的光子。
校准仪1205的传输特性使得校准仪1205和位置到角度转换镜片1204的结合能够选择用于激光源1201的每个发射器的优选谐振模式。具体地，位置到角度转换镜片1204给由激光源1201的各个发射器中每个发射的光子施加具体入射角。换言之，位置到角度转换镜片将具体入射角分配到激光源1201的每个发射器。在此之后，对于每个入射角(且因此对于每个发射器)，校准仪1205选择用于传输的具体波长的光子。与校准仪的具体谐振模式不对应的波长的光子将反射出谐振器作为损失通道1220A和1220B。
校准仪1205的传输特性由此将优选谐振模式分配到激光源1201中的每个发射器。具体地，从校准仪1205显现的光子都具有从非常窄的带选择的波长，所述非常窄的带限定产生所述光子的发射器的优选谐振模式。在由校准仪1205传输之后，激光源反馈1214的构成射束与准直镜片1206相互作用。准直镜片1206布置在校准仪1205和反射元件1207之间。准直镜片1206将激光源反馈(其从反馈分支输入1213继承)的角度光谱转换成位置光谱且将激光源反馈1214的构成射束指引到反射元件1207处。具体地，准直镜片1206将激光源反馈1214的每个构成射束的入射角映射到在反射元件1207处的位置。因此，准直镜片1206将图像投影到反射元件1207上，所述图像对应于离开激光源1201的射束的图像。在图12中描绘的实施方式中，准直镜片1204是傅里叶透镜。然而，在替换性实施方式中，各种光学元件可以被利用为准直镜片。例如，菲涅尔透镜、镜构造和衍射光栅在替换性实施方式中都可被用作准直镜片。
在从准直镜片1204显现时，激光源反馈1214朝向反射元件1207传播且与反射元件1207相互作用。在图12中描绘的实施方式中，反射元件1207是高反射镜。高反射镜反射激光源反馈1214，由此指引激光源反馈1214通过反馈分支1260返回。具体地，激光源反馈1214通过准直镜片1206、校准仪1205、位置到角度转换镜片1204、射束分离偏振器1203和偏振元件1202朝向激光源1201传播。在激光源反馈1214的反向路径传播期间，准直镜片1206通过给激光源反馈1214的每个构成射束施加相对于校准仪1205的入射角而给激光源反馈1214施加角度光谱。给激光源反馈1214的每个构成射束施加的入射角对应于反馈分支输入1213的对应构成射束的入射角。因此，激光源反馈1214的每个构成射束将具有与校准仪1205的传输峰值对应的入射角和波长。因此，校准仪1205对于激光源反馈1214而言将是透明的。
在穿过校准仪1205之后，位置到角度转换镜片1204将激光源反馈1214的角度光谱转换成与激光源1201中的所述多个发射器的空间分布对应的位置光谱。因此，位置到角度转换镜片1204由此将激光源反馈1214的每个构成射束通过射束分离偏振器1203和偏振元件1202指引到激光源1201的单一发射器中，由此刺激与激光源1201的每个发射器的、如由校准仪1205选择的优选谐振模式对应的电磁辐射的发射。
图13示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用射束分离偏振器将光学反馈分量指引到利用薄膜陷波滤波器作为波长选择元件的反馈分支中。在图13中描绘的波长稳定系统包括激光源1301、偏振元件1302、射束分离偏振器1303、位置到角度转换镜片1304、薄膜陷波滤波器1305、准直镜片1306和高反射元件1307。波长稳定系统也包括波长选择型外置谐振器1350。波长选择型外置谐振器1350由从激光源1301通过偏振元件1302、通过射束分离偏振器1303、通过位置到角度转换镜片1304到陷波滤波器1305、通过准直镜片1306、且到反射元件1307的光路限定。陷波滤波器1305用作用于波长选择型外置谐振器1350的波长选择元件。波长选择型外置谐振器1350给激光源1301提供波长稳定反馈，以促成由激光源1301发射的优选波长的光子。
激光源1301发射一起构成激光源输出1310的多个独立射束，所述激光源输出也用作外置谐振器输入。所述多个射束中的每个由激光源1301中的单一发射器发射。图13描绘了由发射器1301A和1301N发射的两条具体的未过滤激光源输出射束1310A和1310N。激光源1301中的每个发射器具有具体的空间位置。定位激光源1301的发射器中的每个的所述多个空间位置一起限定空间分布。在离开激光源时，未过滤激光源输出1310具有与激光源1301中的发射器的空间分布对应的位置光谱。例如，未过滤激光源输出1310的构成射束1310A的位置对应于各个发射器1301A的位置，而未过滤激光源输出1310的构成射束1310N的位置对应于各个发射器1301N的位置。
偏振元件1302定位在未过滤激光源输出1310的光路中。偏振元件1302给未过滤激光源输出1310的构成射束中的每个施加偏振。在图13中描绘的实施方式中，偏振元件1302是半波面板。然而，各种偏振元件包括但不限于四分之一波面板、线性偏振器、晶体偏振器、薄膜偏振器，且其各种结合可被利用为偏振元件1302(其可被称为结合利用多个元件的偏振系统)。在从偏振元件1302显现时，激光源输出1310的构成射束被偏振且一起构成偏振激光源输出1311。在图13中描绘的实施方式中，偏振激光源输出1311以包括沿定义为s-偏振轴和p-偏振轴的正交偏振轴对准的两个分量的角度被线性偏振。
射束分离偏振器1303将偏振激光源输出1311分成两个分开的分量：s-偏振分量和p-偏振分量。第一分量被指引到反馈分支1360中作为反馈分支输入1313(在图13中，p-偏振分量)，而第二分量被指引出系统作为输出射束1312(在图13中，s-偏振分量)。由偏振元件1302给偏振激光源输出1311的构成射束施加的偏振角度确定沿s-偏振轴对准的偏振激光源输出1311的比例和沿p-偏振轴对准的比例。因此，偏振元件1302确定指引到输出射束1312中和指引到反馈分支输入1313中的入射光学功率的比例。大致上，优选的是激光源输出1310的至少百分之八十的光学功率被指引到输出射束1312中。然而，为了提供增加亮度的合并的输出射束，期望的是将激光源输出1310的入射功率的百分之九十或更多指引到输出射束1312中。
在从射束分离偏振器1303显现之后，反馈分支输入与位置到角度转换镜片1304相互作用。位置到角度转换镜片1304布置在射束分离偏振器1303和陷波滤波器1305之间。位置到角度转换镜片1304给反馈分支输入1313的每个构成射束施加相对于陷波滤波器1305的入射角。由位置到角度转换镜片1304给反馈分支输入的构成射束施加的入射角由构成射束的空间位置确定。因此，在从位置到角度转换镜片1304显现之后，反馈分支输入1313拥有与激光源1301的各个发射器的空间分布对应的角度光谱。在图13中描绘的实施方式中，位置到角度转换镜片1304是傅里叶透镜。然而，在替换性实施方式中，位置到角度转换镜片1304可以是菲涅尔透镜、镜构造和衍射光栅。
陷波滤波器1305定位在第一位置到角度转换镜片1304的焦点处，以使得反馈分支输入1313的构成射束聚焦在位于陷波滤波器1305的前表面上的空间点处。陷波滤波器1305呈现取决于入射射束的波长和入射射束撞击陷波滤波器1305的角度的反射光谱。具体地，对于给定入射角，陷波滤波器1305将仅反射波长与对应于陷波滤波器的反射带的非常窄带的波长对应的光子。其它波长的光子将通过陷波滤波器1305传输，作为损失通道1320A和1320B之一。
陷波滤波器1305的反射特性使得陷波滤波器1305和位置到角度转换镜片1304的结合能够选择用于激光源1301的每个发射器的优选谐振模式。具体地，位置到角度转换镜片1304给由激光源1301的各个发射器中每个发射的光子施加具体入射角。换言之，位置到角度转换镜片将具体入射角分配到激光源1301的每个发射器。在此之后，对于每个入射角(且因此对于每个发射器)，陷波滤波器1305选择用于反射的具体波长的光子。具有与陷波滤波器的具体谐振模式不对应的波长的光子将通过陷波滤波器传输且传出谐振器作为损失通道1320A和1320B。
陷波滤波器1305的反射特性由此将优选谐振模式分配到激光源1301中的每个发射器。具体地，由陷波滤波器1305反射的光子都具有从非常窄的带选择的波长，所述非常窄的带限定产生所述光子的发射器的优选谐振模式。在由陷波滤波器1305反射之后，激光源反馈1314的构成射束与准直镜片1306相互作用。准直镜片1306布置在陷波滤波器1305和反射元件1307之间。准直镜片1306将激光源反馈(其从反馈分支输入1313继承)的角度光谱转换成位置光谱，且将激光源反馈1314的构成射束指引到反射元件1307处。具体地，准直镜片1306将激光源反馈1314的每个构成射束的入射角映射到在反射元件1307处的位置。因此，准直镜片1306将图像投影到反射元件1307上，所述图像对应于离开激光源1301的射束的图像。在图13中描绘的实施方式中，准直镜片1304是傅里叶透镜。然而，在替换性实施方式中，各种光学元件可被利用为准直镜片。例如，菲涅尔透镜、镜构造和衍射光栅在替换性实施方式中都可用作准直镜片。
在从准直镜片1304显现时，激光源反馈1314朝向反射元件1307传播且与反射元件1307相互作用。在图13中描绘的实施方式中，反射元件1307是高反射镜。高反射镜反射激光源反馈1314，由此指引激光源反馈1314通过反馈分支1360返回。具体地，激光源反馈1314通过准直镜片1306传播、由陷波滤波器1305朝向位置到角度转换镜片1304反射、通过位置到角度转换镜片1304、射束分离偏振器1303和偏振元件1302朝向激光源1301传播。在激光源反馈1314的反向路径传播期间，准直镜片1306通过给激光源反馈1314的每个构成射束施加相对于陷波滤波器1305的入射角而给激光源反馈1314施加角度光谱。给激光源反馈1314的每个构成射束施加的入射角对应于反馈分支输入1313的对应构成射束的入射角。因此，激光源反馈1314的每个构成射束将具有与陷波滤波器1305的反射峰值对应的入射角和波长。因此，陷波滤波器1305将反射激光源反馈1314。
在由陷波滤波器1305反射之后，位置到角度转换镜片1304将激光源反馈1314的角度光谱转换成与激光源1301中的所述多个发射器的空间分布对应的位置光谱。因此，位置到角度转换镜片1304由此将激光源反馈1314的每个构成射束通过射束分离偏振器1303和偏振元件1302指引到激光源1301的单一发射器中，由此刺激与激光源1301的每个发射器的、如由陷波滤波器1305选择的优选谐振模式对应的电磁辐射的发射。
图14示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用高反射率的部分反射元件将光学反馈分量指引到利用薄膜校准仪作为波长选择元件的反馈分支中。在图14中描绘的设备包括包含有多个独立发射器(例如，1401A和1401N)的激光源1401、部分反射元件1402、第一位置到角度转换镜片1403、薄膜校准仪1404、第二位置到角度转换镜片1405、第一高反射镜1406和第二高反射镜1407。在图14中描绘的实施方式中，在激光源1401和第一和第二高反射镜1406和1407之间的光路限定波长选择型外置谐振器。在图14中描绘的外置谐振器包括波长选择分支1450和功率循环分支1460。外置谐振器从激光源1401接收输入射束、过滤输入射束的对应于非期望波长的分量、且将输入射束成像回到上激光源1401，以给激光源1401提供谐振反馈且由此协助射束波长稳定。
激光源1401的所述多个发射器发射一起构成外置谐振器输入1410的多个射束。外置谐振器输入1410因此包含多个独立分量射束，所述多个独立分量射束中的每个由激光源1401中的单一发射器发射。在接收任何反馈之前，激光源1401的各个发射器产生相对宽广的发射光谱(与接收反馈的各个发射器相比较)。更具体地，激光源1401的各个发射器产生与相对宽广范围的波长对应的光学功率。然而，随着光学功率通过外置谐振器腔体传播且谐振反馈被传输回到发射器中，由各个发射器中的每个产生的发射光谱明显缩窄。
图14描绘了分别由发射器1401A和1401N发射的两条具体的外置谐振器输入分量射束1410A和1410N。分量射束1410A和1410N的发射光谱呈现围绕具体波长的窄峰值，此处波长对应于由外置谐振器腔体选择用于发射器1410A和1410N的反馈的波长。
外置谐振器输入1410的分量射束被从激光源1401朝向部分反射元件1402指引。在图14中描绘的实施方式中，部分反射元件1402是部分反射镜，其将相当小部分的入射光学功率传输为第一反馈臂输入1411且将相当大部分的入射光学功率反射为输出臂分量1412。在各种实施方案中，可利用各种反射率的部分反射元件。然而，在图14中描绘的构型中，部分反射镜应该反射至少百分之七十的入射光学功率。根据系统的特征和将使用DWBC系统的应用，可优选的是利用反射百分之九十或更多的入射光学功率的部分反射光学元件。
在传输通过部分反射元件1402之后，第一反馈臂输入1411移位通过第一位置到角度转换镜片1403。第一位置到角度转换镜片1403给第一反馈臂输入的每个分量射束施加相对于薄膜校准仪1404的入射角。给每个分量射束施加的具体入射角由发射分量射束的激光源1401中的各个发射器的空间位置确定。
校准仪1404定位在第一位置到角度转换镜片1403的焦点处，以使得反馈臂输入1411的分量射束聚焦在位于校准仪1404的前表面上的空间点处。对于具体入射角，校准仪1404的传输光谱呈现在具体波长处的非常窄的峰值。因此，对于第一反馈臂输入1411的每个分量射束，与非常窄的波长范围对应的仅非常小的分量的光学功率将被传输，而剩余光学功率将被反射出系统且反射到损失通道1420A和1420B之一中。
第一反馈臂输入1411的由校准仪传输的分量随后传播通过第二位置到角度转换透镜1405，第二位置到角度转换透镜将激光源输出1401的分量射束成像到第一高反射元件1406上。第一高反射元件1406将第一反馈臂输入1411的传输分量反射为第一反馈臂输出1413。第一反馈臂输出通过第一反馈臂传播返回，直到第一反馈臂输出到达部分反射镜。在到达部分反射镜时，第一反馈臂输出被分离成两个分开的分量。第一分量通过部分反射镜传输且随后朝向所述多个二极管激光发射器移位返回作为谐振反馈分量1414。第二分量由部分反射镜反射且被指引朝向第二高反射元件作为功率循环臂输入1415。功率循环臂输入由第二高反射元件1407反射且朝向部分反射元件1402指引返回作为功率循环臂输出1416。一部分功率循环臂输出1416由部分反射元件1402传输作为附加输出臂输入1412，而功率循环臂输出1416的单独一部分的光学功率被反射作为附加第一反馈臂输入1411。因此，射束的一分量继续通过第一反馈臂和功率循环臂往返移位。因此，干涉仪由部分反射元件1402、第一高反射元件1406和第二高反射元件1407形成。
图15示出能够在DWBC设备中使用的替换性波长稳定系统，替换性波长稳定系统利用高反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜校准仪作为波长选择元件的波长选择反馈分支中。在图15中描绘的设备包括包含有多个独立发射器(例如，1501A和1501N)的激光源1501、第一位置到角度转换镜片1502、部分反射元件1503、薄膜校准仪1504、第二位置到角度转换镜片1505、第一高反射镜1506、第三位置到角度转换镜片1507和高反射镜1508。在图15中描绘的实施方式中，在激光源1501和第一和第二高反射镜1506和1508之间光路限定波长选择型外置谐振器。在图15中描绘的外置谐振器包括波长选择分支1550和功率循环分支1560。外置谐振器从激光源1501接收输入射束、过滤输入射束的对应于非期望波长的分量、且将输入射束成像回到激光源1501上，以给激光源1501提供谐振反馈且由此协助射束波长稳定。
在图15中描绘的实施方式中，激光源1501包括多个在空间上分开的各个二极管激光发射器。激光源1501的所述多个发射器发射一起构成外置谐振器输入1510的多个射束。外置谐振器输入1510因此包含多个独立分量射束，所述多个独立分量射束中的每个由激光源1501中的单一发射器发射。在接收任何反馈之前，激光源1501的各个发射器具有相对宽广的发射光谱(与在接收反馈之后的各个发射器相比较)。更具体地，在从外置谐振器接收反馈之前，激光源1501的各个发射器产生与相对宽广范围的波长对应的光学功率。然而，随着光学功率传播通过外置谐振器腔体且谐振反馈被传输回到发射器中，各个发射器中的每个的发射光谱明显缩窄。
图15描绘了分别由发射器1501A和1501N发射的两条具体的外置谐振器输入分量射束1510A和1510N。发射器1501A和1501N发射具有窄光谱带宽的射束。更具体地，分量射束1510A和1510N的发射光谱呈现围绕具体波长的窄峰值，此处波长对应于由外置谐振器腔体选择用于发射器1510A和1510N的反馈的波长。
外置谐振器输入1510的分量射束从激光源1501被指引通过第一位置到角度转换镜片1502。第一位置到角度转换镜片1502给外置谐振器输入1510的每个分量射束施加相对于薄膜校准仪1504的入射角。给每个分量射束施加的具体入射角由发射分量射束的激光源1501中的各个发射器的空间位置确定。
在移位通过第一位置到角度转换镜片1502之后，外置谐振器输入1510与部分反射元件1503相互作用。在图15中描绘的实施方式中，部分反射元件1503是部分反射镜，其将相当小部分的入射光学功率传输为第一反馈臂输入1511且将相当大部分的入射光学功率反射为输出臂分量1512。在各种实施方案中，可利用各种反射率的部分反射元件。然而，在图15中描绘的构型中，部分反射镜应该反射至少百分之七十的入射光学功率。如果外置谐振器输入1510的光学功率的较大分量传输通过部分反射元件1503且由校准仪1504过滤，DWBC系统的转换效率将明显受损。根据系统的特征和将使用DWBC系统的应用，可优选的是利用反射百分之九十或更多的入射光学功率的部分反射光学元件。
校准仪1504定位在第一位置到角度转换镜片1502的焦点处，以使得反馈臂输入1511的分量射束聚焦在位于校准仪1504的前表面上的空间点处。对于具体入射角，校准仪1504的传输光谱呈现在具体波长处的非常窄的峰值。因此，对于第一反馈臂输入1511的每个分量射束，与校准仪1504具有传输峰值的非常窄的波长范围对应的仅小分量的光学功率将被传输。剩余光学功率将反射出系统且反射到损失通道1520A和1520B之一中。
第一反馈臂输入1511的由校准仪传输的分量随后传播通过第二位置到角度转换透镜1505，第二位置到角度转换透镜将激光源输出1501的分量射束成像到第一高反射元件1506上。第一高反射元件1506将第一反馈臂输入1511的传输分量反射为第一反馈臂输出1513。第一反馈臂输出通过第一反馈臂传播返回，直到第一反馈臂输出到达部分反射镜。在到达部分反射镜时，第一反馈臂输出被分离成两个分开的分量。第一分量通过部分反射镜传输且随后朝向所述多个二极管激光发射器移位返回作为谐振反馈分量1514。第二分量由部分反射镜反射且被指引朝向第二高反射元件作为功率循环臂输入1515。功率循环臂输入1515的分量射束随后传播通过第三位置到角度转换透镜1507，第三位置到角度转换透镜将激光源输出1501的分量射束成像到第二高反射元件1506上。功率循环臂输入由第二高反射元件1508反射且朝向部分反射元件1502指引返回作为功率循环臂输出1516。一部分功率循环臂输出1516由部分反射元件1502传输作为附加输出臂输入1512，而功率循环臂输出1516的单独一部分光学功率被反射作为附加第一反馈臂输入1511。因此，射束的一分量通过第一反馈臂和功率循环臂继续往返移位。因此，干涉仪由部分反射元件1503，第一高反射元件1506，和第二高反射元件1508形成。
图16示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用低反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜校准仪作为波长选择元件的波长选择反馈分支中。在图16中描绘的设备包括包含有多个独立发射器(例如，1601A和1601N)的激光源1601、部分反射元件1602、第一位置到角度转换镜片1603、薄膜校准仪1604，第二位置到角度转换镜片1605、第一高反射镜1606和第二高反射镜1607。在图16中描绘的实施方式中，在激光源1601和第一和第二高反射镜1606和1607之间的光路限定波长选择型外置谐振器。在图16中描绘的外置谐振器包括波长选择分支1650和功率循环分支1660。外置谐振器从激光源1601接收输入射束、过滤输入射束的对应于非期望波长的分量、且将输入射束成像回到激光源1601上，以给激光源1601提供谐振反馈且由此协助射束波长稳定。
在图16中描绘的实施方式中，激光源1601包括多个在空间上分开的各个二极管激光发射器。激光源1601的所述多个发射器发射一起构成外置谐振器输入1610的多个射束。外置谐振器输入1610因此包含多个独立分量射束，所述多个独立分量射束中的每个由激光源1601中的单一发射器发射。在接收任何反馈之前，激光源1601的各个发射器具有相对宽广的发射光谱(与各个发射器在它们开始从外置谐振器接收反馈之后相比较)。更具体地，激光源1601的各个发射器产生与相对宽广范围的波长对应的光学功率。然而，随着光学功率传播通过外置谐振器腔体且谐振反馈传输回到发射器中，各个发射器中的每个的发射光谱明显缩窄。
图16描绘了分别由发射器1601A和1601N发射的两条具体的外置谐振器输入分量射束1610A和1610N。更具体地，各个发射器1601A和1601N的发射光谱呈现围绕具体波长的窄峰值，此处波长对应于由外置谐振器腔体选择用于发射器1601A和1601N的反馈的波长。
外置谐振器输入1610的分量射束被从激光源1601朝向部分反射元件1602指引。在图16中描绘的实施方式中，部分反射元件1602是部分反射镜，其将相当小部分的入射光学功率反射为第一反馈臂输入1611且将相当大部分的入射光学功率传输为输出臂分量1612。在各种实施方案中，可利用各种反射率的部分反射元件。然而，在图16中描绘的构型中，部分反射镜应该传输至少百分之七十的入射光学功率。根据系统的特征和将使用DWBC系统的应用，可优选的是利用传输百分之九十或更多的入射光学功率的部分反射光学元件。
在传输通过部分反射元件1602之后，第一反馈臂输入1611移位通过第一位置到角度转换镜片1603。第一位置到角度转换镜片1603给第一反馈臂输入的每个分量射束施加相对于薄膜校准仪1604的入射角。给每个分量射束施加的具体入射角由发射分量射束的激光源1601中的各个发射器的空间位置确定。
校准仪1604定位在第一位置到角度转换镜片1603的焦点处，以使得反馈臂输入1611的分量射束聚焦在位于校准仪1604的前表面上的空间点处。对于具体入射角，校准仪1604的传输光谱呈现在具体波长处的非常窄的峰值。因此，对于第一反馈臂输入1611的每个分量射束，与非常窄的波长范围对应的仅非常小分量的光学功率将被传输，而剩余光学功率将被反射出系统且反射到损失通道1620A和1620B之一中。
第一反馈臂输入1611的由校准仪传输的分量随后传播通过第二位置到角度转换透镜1605，第二位置到角度转换透镜将激光源输出1601的分量射束成像到第一高反射元件1606上。第一高反射元件1606将第一反馈臂输入1611的传输分量反射为第一反馈臂输出1613。第一反馈臂输出通过第一反馈臂传播返回，直到第一反馈臂输出到达部分反射镜。在到达部分反射镜时，第一反馈臂输出被分离成两个分开的分量。第一分量被部分反射镜反射且随后朝向所述多个二极管激光发射器移位返回作为谐振反馈分量1614。第二分量由部分反射镜传输且被指引朝向第二高反射元件1607作为功率循环臂输入1615。功率循环臂输入由第二高反射元件1607反射且被朝向部分反射元件1602指引返回作为功率循环臂输出1616。一部分功率循环臂输出1616由部分反射元件1602反射作为附加输出臂输入1612，而功率循环臂输出1616的单独一部分的光学功率被传输作为附加第一反馈臂输入1611。因此，射束的一分量继续通过第一反馈臂和功率循环臂往返移位。因此，干涉仪由部分反射元件1602、第一高反射元件1606和第二高反射元件1607形成。
图17示出能够在DWBC设备中使用的替换性波长稳定系统，替换性波长稳定系统利用高反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜校准仪作为波长选择元件的波长选择反馈分支中。在图17中描绘的设备包括包含有多个独立发射器(例如，1701A和1701N)的激光源1701、第一位置到角度转换镜片1702、部分反射元件1703、薄膜校准仪1704、第二位置到角度转换镜片1705、第一高反射镜1706、第三位置到角度转换镜片1707和高反射镜1708。在图17中描绘的实施方式中，在激光源1701和第一和第二高反射镜1706和1708之间的光路限定波长选择型外置谐振器。在图17中描绘的外置谐振器包括波长选择分支1750和功率循环分支1760。外置谐振器从激光源1701接收输入射束、过滤对应于非期望波长的输入射束的分量、且将输入射束成像回到激光源1701上，以给激光源1701提供谐振反馈且由此协助射束波长稳定。
在图17中描绘的实施方式中，激光源1701包括多个在空间上分开的各个二极管激光发射器。激光源1701的所述多个发射器发射一起构成外置谐振器输入1710的多个射束。外置谐振器输入1710因此包含多个独立分量射束，所述多个独立分量射束中的每个由激光源1701中的单一发射器发射。在接收任何反馈之前，激光源1701的各个发射器具有相对宽广的发射光谱(与各个发射器在接收反馈之后相比较)。更具体地，在从外置谐振器接收反馈之前，激光源1701的各个发射器产生与相对宽广范围的波长对应的光学功率。然而，随着光学功率传播通过外置谐振器腔体且谐振反馈被传输回到发射器中，各个发射器中的每个的发射光谱明显缩窄。
图17描绘了分别由发射器1701A和1701N发射的两条具体的外置谐振器输入分量射束1710A和1710N。发射器1701A和1701N发射具有窄光谱带宽的射束。更具体地，分量射束1710A和1710N的发射光谱呈现围绕具体波长的窄峰值，此处波长对应于由外置谐振器腔体选择用于发射器1710A和1710N的反馈的波长。
外置谐振器输入1710的分量射束从激光源1701被指引通过第一位置到角度转换镜片1702。第一位置到角度转换镜片1702给外置谐振器输入1710的每个分量射束施加相对于薄膜校准仪1704的入射角。给每个分量射束施加的具体入射角由发射分量射束的激光源1701中的各个发射器的空间位置确定。
在移位通过第一位置到角度转换镜片1702之后，外置谐振器输入1710与部分反射元件1703相互作用。在图17中描绘的实施方式中，部分反射元件1703是部分反射镜，其将相当小部分的入射光学功率反射为第一反馈臂输入1711且将相当大部分的入射光学功率传输为输出臂分量1712。在各种实施方案中，可利用各种反射率的部分反射元件。然而，在图17中描绘的构型中，部分反射镜应该传输至少百分之七十的入射光学功率。如果外置谐振器输入1710的较大分量的光学功率被传输通过部分反射元件1703且由校准仪1704过滤，DWBC系统的转换效率将明显受损。根据系统的特征和将使用DWBC系统的应用，可优选的是利用传输百分之九十或更多的入射光学功率的部分反射光学元件。
校准仪1704定位在第一位置到角度转换镜片1702的焦点处，以使得反馈臂输入1711的分量射束聚焦在位于校准仪1704的前表面上的空间点处。对于具体入射角，校准仪1704的传输光谱呈现在具体波长处的非常窄的峰值。因此，对于第一反馈臂输入1711的每个分量射束，与校准仪1704具有传输峰值的非常窄的波长范围对应的仅小分量的光学功率将被传输。剩余光学功率将被反射出系统且反射到损失通道1720A和1720B之一中。
第一反馈臂输入1711的由校准仪传输的分量随后传播通过第二位置到角度转换透镜1705，第二位置到角度转换透镜将激光源输出1701的分量射束成像到第一高反射元件1706上。第一高反射元件1706将第一反馈臂输入1711的传输分量反射为第一反馈臂输出1713。第一反馈臂输出通过第一反馈臂传播返回，直到第一反馈臂输出到达部分反射镜。在到达部分反射镜时，第一反馈臂输出被分离成两个分开的分量。第一分量由部分反射镜反射且随后朝向所述多个二极管激光发射器移位返回作为谐振反馈分量1714。第二分量传输通过部分反射镜且被指引朝向第二高反射元件作为功率循环臂输入1715。功率循环臂输入1715的分量射束随后传播通过第三位置到角度转换透镜1707，第三位置到角度转换透镜将激光源输出1701的分量射束成像到第二高反射元件1706上。功率循环臂输入由第二高反射元件1708反射且被朝向部分反射元件1702指引返回作为功率循环臂输出1718。一部分功率循环臂输出1716由部分反射元件1702反射作为附加输出臂输入1712，而功率循环臂输出1718的单独一部分的光学功率被传输作为附加第一反馈臂输入1711。因此，射束的一分量通过第一反馈臂和功率循环臂继续往返移位。因此，干涉仪由部分反射元件1703、第一高反射元件1706和第二高反射元件1708形成。
图18示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用高反射率的部分反射元件将光学反馈分量指引到利用薄膜陷波滤波器作为波长选择元件的波长选择反馈分支中。在图18中描绘的设备包括包含有多个独立发射器(例如，1801A和1801N)的激光源1801、部分反射元件1802、第一位置到角度转换镜片1803、薄膜陷波滤波器1804、第二位置到角度转换镜片1805、第一高反射镜1806和第二高反射镜1807。在图18中描绘的实施方式中，在激光源1801和第一和第二高反射镜1806和1807之间的光路限定波长选择型外置谐振器。在图18中描绘的外置谐振器包括波长选择分支1850和功率循环分支1860。外置谐振器从激光源1801接收输入射束、过滤输入射束的对应于非期望波长的分量、且将输入射束成像回到激光源1801上，以给激光源1801提供谐振反馈且由此协助射束波长稳定。
激光源1801的所述多个发射器发射一起构成外置谐振器输入1810的多个射束。外置谐振器输入1810因此包含多个独立分量射束，所述多个独立分量射束中的每个由激光源1801中的单一发射器发射。在接收任何反馈之前，激光源1801的各个发射器产生相对宽广的发射光谱(与接收反馈的各个发射器相比较)。更具体地，激光源1801的各个发射器产生与相对宽广范围的波长对应的光学功率。然而，随着光学功率传播通过外置谐振器腔体且谐振反馈被传输回到发射器中，由各个发射器中的每个产生的发射光谱明显缩窄。
图18描绘了分别由发射器1801A和1801N发射的两条具体的外置谐振器输入分量射束1810A和1810N。分量射束1810A和1810N的发射光谱呈现围绕具体波长的窄峰值，此处波长对应于由外置谐振器腔体选择用于发射器1810A和1810N的反馈的波长。
外置谐振器输入1810的分量射束被从激光源1801朝向部分反射元件1802指引。在图18中描绘的实施方式中，部分反射元件1802是部分反射镜，其将相当小部分的入射光学功率传输为第一反馈臂输入1811且将相当大部分的入射光学功率反射为输出臂分量1812。在各种实施方案中，可利用各种反射率的部分反射元件。然而，在图18中描绘的构型中，部分反射镜应该反射至少百分之七十的入射光学功率。根据系统的特征和将使用DWBC系统的应用，可优选的是利用反射百分之九十或更多的入射光学功率的部分反射光学元件。
在传输通过部分反射元件1802之后，第一反馈臂输入1811移位通过第一位置到角度转换镜片1803。第一位置到角度转换镜片1803给第一反馈臂输入的每个分量射束施加相对于薄膜陷波滤波器1804的入射角。给每个分量射束施加的具体入射角由发射分量射束的激光源1801中的各个发射器的空间位置确定。
陷波滤波器1804定位在第一位置到角度转换镜片1803的焦点处，以使得反馈臂输入1811的分量射束聚焦在位于陷波滤波器1804的前表面上的空间点处。对于具体入射角，陷波滤波器1804的传输光谱呈现在具体波长处的非常窄的峰值。因此，对于第一反馈臂输入1811的每个分量射束，与非常窄波长范围对应的仅非常小分量的光学功率将被传输，而剩余光学功率将被反射出系统且反射到损失通道1820A和1820B之一中。
第一反馈臂输入1811的由陷波滤波器传输的分量随后传播通过第二位置到角度转换透镜1805，第二位置到角度转换透镜将激光源输出1801的分量射束成像到第一高反射元件1806上。第一高反射元件1806将第一反馈臂输入1811的传输分量反射为第一反馈臂输出1813。第一反馈臂输出通过第一反馈臂传播返回，直到第一反馈臂输出到达部分反射镜。在到达部分反射镜时，第一反馈臂输出被分离成两个分开的分量。第一分量传输通过部分反射镜且随后朝向所述多个二极管激光发射器移位返回作为谐振反馈分量1814。第二分量由部分反射镜反射且被指引朝向第二高反射元件作为功率循环臂输入1815。功率循环臂输入由第二高反射元件1807反射且被朝向部分反射元件1802指引返回作为功率循环臂输出1816。一部分功率循环臂输出1816由部分反射元件1802传输作为附加输出臂输入1812，而功率循环臂输出1816的单独一部分的光学功率被反射作为附加第一反馈臂输入1811。因此，射束的一分量通过第一反馈臂和功率循环臂继续往返移位。因此，干涉仪由部分反射元件1802、第一高反射元件1806和第二高反射元件1807形成。
图19示出能够在DWBC设备中使用的替换性波长稳定系统，替换性波长稳定系统利用高反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜陷波滤波器作为波长选择元件的波长选择反馈分支中。在图19中描绘的设备包括包含有多个独立发射器(例如，1901A和1901N)的激光源1901、第一位置到角度转换镜片1902、部分反射元件1903、薄膜陷波滤波器1904、第二位置到角度转换镜片1905、第一高反射镜1906、第三位置到角度转换镜片1907和高反射镜1908。在图19中描绘的实施方式中，在激光源1901和第一和第二高反射镜1906和1908之间的光路限定波长选择型外置谐振器。在图19中描绘的外置谐振器包括波长选择分支1950和功率循环分支1960。外置谐振器从激光源1901接收输入射束、过滤输入射束的对应于非期望波长的分量、且将输入射束成像回到激光源1901上，以给激光源1901提供谐振反馈且由此协助射束波长稳定。
在图19中描绘的实施方式中，激光源1901包括多个在空间上分开的各个二极管激光发射器。激光源1901的所述多个发射器发射一起构成外置谐振器输入1910的多个射束。外置谐振器输入1910因此包含多个独立分量射束，所述多个独立分量射束中的每个由激光源1901中的单一发射器发射。在接收任何反馈之前，激光源1901的各个发射器具有相对宽广的发射光谱(与各个发射器在接收反馈之后相比较)。更具体地，在从外置谐振器接收反馈之前，激光源1901的各个发射器产生与相对宽广范围的波长对应的光学功率。然而，随着光学功率传播通过外置谐振器腔体且谐振反馈被传输回到发射器中，各个发射器中的每个的发射光谱明显缩窄。
图19描绘了分别由发射器1901A和1901N发射的两条具体的外置谐振器输入分量射束1910A和1910N。发射器1901A和1901N发射具有窄光谱带宽的射束。更具体地，分量射束1910A和1910N的发射光谱呈现围绕具体波长的窄峰值，此处波长对应于由外置谐振器腔体选择用于发射器1910A和1910N的反馈的波长。
外置谐振器输入1910的分量射束被从激光源1901指引通过第一位置到角度转换镜片1902。第一位置到角度转换镜片1902给外置谐振器输入1910的每个分量射束施加相对于薄膜陷波滤波器1904的入射角。给每个分量射束施加的具体入射角由发射分量射束的激光源1901中的各个发射器的空间位置确定。
在移位通过第一位置到角度转换镜片1902之后，外置谐振器输入1910与部分反射元件1903相互作用。在图19中描绘的实施方式中，部分反射元件1903是部分反射镜，其将相当小部分的入射光学功率传输为第一反馈臂输入1911且将相当大部分的入射光学功率反射为输出臂分量1912。在各种实施方案中，可利用各种反射率的部分反射元件。然而，在图19中描绘的构型中，部分反射镜应该反射至少百分之七十的入射光学功率。如果外置谐振器输入1910的较大分量的光学功率传输通过部分反射元件1903且由陷波滤波器1904过滤，DWBC系统的转换效率将明显受损。根据系统的特征和将使用DWBC系统的应用，可优选的是利用反射百分之九十或更多的入射光学功率的部分反射光学元件。
陷波滤波器1904定位在第一位置到角度转换镜片1902的焦点处，以使得反馈臂输入1911的分量射束聚焦在位于陷波滤波器1904的前表面上的空间点处。对于具体入射角，陷波滤波器1904的传输光谱呈现在具体波长处的非常窄的峰值。因此，对于第一反馈臂输入1911的每个分量射束，与陷波滤波器1904具有传输峰值的非常窄的波长范围对应的仅小分量的光学功率将被传输。剩余光学功率将被反射出系统且反射到损失通道1920A和1920B之一中。
第一反馈臂输入1911的由陷波滤波器传输的分量随后传播通过第二位置到角度转换透镜1905，第二位置到角度转换透镜将激光源输出1901的分量射束成像到第一高反射元件1906上。第一高反射元件1906将第一反馈臂输入1911的传输分量反射为第一反馈臂输出1913。第一反馈臂输出通过第一反馈臂传播返回，直到第一反馈臂输出到达部分反射镜。在到达部分反射镜时，第一反馈臂输出被分离成两个分开的分量。第一分量传输通过部分反射镜且随后朝向所述多个二极管激光发射器移位返回作为谐振反馈分量1914。第二分量由部分反射镜反射且被指引朝向第二高反射元件作为功率循环臂输入1915。功率循环臂输入1915的分量射束随后传播通过第三位置到角度转换透镜1907，第三位置到角度转换透镜将激光源输出1901的分量射束成像到第二高反射元件1906上。功率循环臂输入由第二高反射元件1908反射且被朝向部分反射元件1902指引返回作为功率循环臂输出1916。一部分功率循环臂输出1916由部分反射元件1902传输作为附加输出臂输入1912，而功率循环臂输出1916的单独一部分的光学功率被反射作为附加第一反馈臂输入1911。因此，射束的一分量通过第一反馈臂和功率循环臂继续往返移位。因此，干涉仪由部分反射元件1903、第一高反射元件1906和第二高反射元件1908形成。
图20示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用低反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜陷波滤波器作为波长选择元件的波长选择反馈分支中。在图20中描绘的设备包括包含有多个独立发射器(例如，2001A和2001N)的激光源2001、部分反射元件2002、第一位置到角度转换镜片2003、薄膜陷波滤波器2004、第二位置到角度转换镜片2005、第一高反射镜2006和第二高反射镜2007。在图20中描绘的实施方式中，在激光源2001和第一和第二高反射镜2006和2007之间的光路限定波长选择型外置谐振器。在图20中描绘的外置谐振器包括波长选择分支2050和功率循环分支2060。外置谐振器从激光源2001接收输入射束、过滤输入射束的对应于非期望波长的分量，且将输入射束成像回到激光源2001上，以给激光源2001提供谐振反馈且由此协助射束波长稳定。
在图20中描绘的实施方式中，激光源2001包括多个在空间上分开的各个二极管激光发射器。激光源2001的所述多个发射器发射一起构成外置谐振器输入2010的多个射束。外置谐振器输入2010因此包含多个独立分量射束，所述多个独立分量射束中的每个由激光源2001中的单一发射器发射。在接收任何反馈之前，激光源2001的各个发射器具有相对宽广的发射光谱(与各个发射器在它们开始从外置谐振器接收反馈之后相比较)。更具体地，激光源2001的各个发射器产生与相对宽广范围的波长对应的光学功率。然而，随着光学功率传播通过外置谐振器腔体且谐振反馈被传输回到发射器中，各个发射器中的每个的发射光谱明显缩窄。
图20描绘了分别由发射器2001A和2001N发射的两条具体的外置谐振器输入分量射束2010A和2010N。更具体地，各个发射器2001A和2001N的发射光谱呈现围绕具体波长的窄峰值，此处波长对应于由外置谐振器腔体选择用于发射器2001A和2001N的反馈的波长。
外置谐振器输入2010的分量射束被从激光源2001朝向部分反射元件2002指引。在图20中描绘的实施方式中，部分反射元件2002是部分反射镜，其将相当小部分的入射光学功率反射为第一反馈臂输入2011且将相当大部分的入射光学功率传输为输出臂分量2012。在各种实施方案中，可利用各种反射率的部分反射元件。然而，在图20中描绘的构型中，部分反射镜应该传输至少百分之七十的入射光学功率。根据系统的特征和将使用DWBC系统的应用，可优选的是利用传输百分之九十或更多的入射光学功率的部分反射光学元件。
在传输通过部分反射元件2002之后，第一反馈臂输入2011移位通过第一位置到角度转换镜片2003。第一位置到角度转换镜片2003给第一反馈臂输入的每个分量射束施加相对于薄膜陷波滤波器2004的入射角。给每个分量射束施加的具体入射角由发射分量射束的激光源2001中的各个发射器的空间位置确定。
陷波滤波器2004定位在第一位置到角度转换镜片2003的焦点处，以使得反馈臂输入2011的分量射束聚焦在位于陷波滤波器2004的前表面上的空间点处。对于具体入射角，陷波滤波器2004的传输光谱呈现在具体波长处的非常窄的峰值。因此，对于第一反馈臂输入2011的每个分量射束，与非常窄的波长范围对应的仅非常小分量的光学功率将被传输，而剩余光学功率将被反射出系统且反射到损失通道2020A和2020B之一中。
第一反馈臂输入2011的由陷波滤波器传输的分量随后传播通过第二位置到角度转换透镜2005，第二位置到角度转换透镜将激光源输出2001的分量射束成像到第一高反射元件2006上。第一高反射元件2006将第一反馈臂输入2011的传输分量反射为第一反馈臂输出2013。第一反馈臂输出通过第一反馈臂传播返回，直到第一反馈臂输出到达部分反射镜。在到达部分反射镜时，第一反馈臂输出被分离成两个分开的分量。第一分量是反射部分反射镜且随后朝向所述多个二极管激光发射器移位返回作为谐振反馈分量2014。第二分量由部分反射镜传输且被指引朝向第二高反射元件2007作为功率循环臂输入2015。功率循环臂输入由第二高反射元件2007反射且被朝向部分反射元件2002指引返回作为功率循环臂输出2016。一部分功率循环臂输出2016由部分反射元件2002反射作为附加输出臂输入2012，而功率循环臂输出2016的单独一部分的光学功率被传输作为附加第一反馈臂输入2011。因此，射束的一分量通过第一反馈臂和功率循环臂继续往返移位。因此，干涉仪由部分反射元件2002、第一高反射元件2006和第二高反射元件2007形成。
图21示出能够在DWBC设备中使用的替换性波长稳定系统，替换性波长稳定系统利用高反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜陷波滤波器作为波长选择元件的波长选择型外置谐振器中。在图21中描绘的设备包括包含有多个独立发射器(例如，2101A和2101N)的激光源2101、第一位置到角度转换镜片2102、部分反射元件2103、薄膜陷波滤波器2104、第二位置到角度转换镜片2105、第一高反射镜2106、第三位置到角度转换镜片2107和高反射镜2108。在图21中描绘的实施方式中，在激光源2101和第一和第二高反射镜2106和2108之间的光路限定波长选择型外置谐振器。在图21中描绘的外置谐振器包括波长选择分支2150和功率循环分支2160。外置谐振器从激光源2101接收输入射束、过滤输入射束的对应于非期望波长的分量、且将输入射束成像回到激光源2101上，以给激光源2101提供谐振反馈且由此协助射束波长稳定。
在图21中描绘的实施方式中，激光源2101包括多个在空间上分开的各个二极管激光发射器。激光源2101的所述多个发射器发射一起构成外置谐振器输入2110的多个射束。外置谐振器输入2110因此包含多个独立分量射束，所述多个独立分量射束中的每个由激光源2101中的单一发射器发射。在接收任何反馈之前，激光源2101的各个发射器具有相对宽广的发射光谱(与各个发射器在接收反馈之后相比较)。更具体地，在从外置谐振器接收反馈之前，激光源2101的各个发射器产生与相对宽广范围的波长对应的光学功率。然而，随着光学功率传播通过外置谐振器腔体且谐振反馈被传输回到发射器中，各个发射器中的每个的发射光谱明显缩窄。
图21描绘了分别由发射器2101A和2101N发射的两条具体的外置谐振器输入分量射束2110A和2110N。发射器2101A和2101N发射具有窄光谱带宽的射束。更具体地，分量射束2110A和2110N的发射光谱呈现围绕具体波长的窄峰值，此处波长对应于由外置谐振器腔体选择用于发射器2110A和2110N的反馈的波长。
外置谐振器输入2110的分量射束从激光源2101指引通过第一位置到角度转换镜片2102。第一位置到角度转换镜片2102给外置谐振器输入2110的每个分量射束施加相对于薄膜陷波滤波器2104的入射角。给每个分量射束施加的具体入射角由发射分量射束的激光源2101中的各个发射器的空间位置确定。
在移位通过第一位置到角度转换镜片2102之后，外置谐振器输入2110与部分反射元件2103相互作用。在图21中描绘的实施方式中，部分反射元件2103是部分反射镜，其将相当小部分的入射光学功率反射为第一反馈臂输入2111且将相当大部分的入射光学功率传输为输出臂分量2112。在各种实施方案中，可利用各种反射率的部分反射元件。然而，在图21中描绘的构型中，部分反射镜应该传输至少百分之七十的入射光学功率。如果外置谐振器输入2110的较大分量的光学功率传输通过部分反射元件2103且由陷波滤波器2104过滤，则DWBC系统的转换效率将明显受损。根据系统的特征和将使用DWBC系统的应用，可优选的是利用传输百分之九十或更多的入射光学功率的部分反射光学元件。
陷波滤波器2104定位在第一位置到角度转换镜片2102的焦点处，以使得反馈臂输入2111的分量射束聚焦在位于陷波滤波器2104的前表面上的空间点处。对于具体入射角，陷波滤波器2104的传输光谱呈现在具体波长处的非常窄的峰值。因此，对于第一反馈臂输入2111的每个分量射束，与陷波滤波器2104具有传输峰值的非常窄的波长范围对应的仅小分量的光学功率将被传输。剩余光学功率将被反射出系统且反射到损失通道2120A和2120B之一中。
第一反馈臂输入2111的由陷波滤波器传输的分量随后传播通过第二位置到角度转换透镜2105，第二位置到角度转换透镜将激光源输出2101的分量射束成像到第一高反射元件2106上。第一高反射元件2106将第一反馈臂输入2111的传输分量反射为第一反馈臂输出2113。第一反馈臂输出通过第一反馈臂传播返回，直到第一反馈臂输出到达部分反射镜。在到达部分反射镜时，第一反馈臂输出被分离成两个分开的分量。第一分量由部分反射镜反射且随后朝向所述多个二极管激光发射器移位返回作为谐振反馈分量2114。第二分量传输通过部分反射镜且被指引朝向第二高反射元件作为功率循环臂输入2115。功率循环臂输入2115的分量射束随后传播通过第三位置到角度转换透镜2107，第三位置到角度转换透镜将激光源输出2101的分量射束成像到第二高反射元件2106上。功率循环臂输入由第二高反射元件2108反射且被朝向部分反射元件2102指引返回作为功率循环臂输出2121。一部分功率循环臂输出2116由部分反射元件2102反射作为附加输出臂输入2112，而功率循环臂输出2121的单独一部分的光学功率被传输作为附加第一反馈臂输入2111。因此，射束的一分量通过第一反馈臂和功率循环臂继续往返移位。因此，干涉仪由部分反射元件2103、第一高反射元件2106和第二高反射元件2108形成。
III.复合元件系统
图12-21示出每个能够在DWBC设备中使用的各种波长稳定系统，所述波长稳定系统通过对总输入光学功率的仅一小部分执行过滤而限制由波长选择过滤元件造成的光学功率损失。然而，图12-21的波长稳定系统仍然具有光学功率损失的损失通道。图22、23和27提供的优于在图12-21中描绘的系统的优点是，通过将损失通道耦合到系统输出通道中消除由于由薄膜过滤元件执行波长选择过程造成的损失通道。更具体地，在图22、23和27中描绘的实施方式将由薄膜过滤引起的损失通道转换成待耦合作为系统输出的光学功率的主要光源。
图22、23和27示出波长稳定系统，其包括激光源和薄膜过滤元件，薄膜过滤元件用作用于光学功率分离和用于谐振反馈的波长选择的装置。如在图22、23和27中描绘的，激光源是各个二极管激光发射器阵列。然而，在替换性实施方式中，各个激光发射器可以是二极管激光器、纤维激光器、固体激光器或任何其它类型的激光器。二极管激光发射器阵列可以是一维或二维的。二极管激光发射器通常地发射具有非对称射束轮廓的射束，非对称射束轮廓具有两条轴，射束沿所述两条轴以不同速率发散。所述两条轴垂直于彼此且垂直于射束传播的方向。所述两条轴中的第一条能够定义为快轴，射束沿快轴更快地发散，且两条轴中的第二条能够定义为慢轴，射束沿慢轴相比较而言更慢速地发散。
虽然不在图22、23和27中的任何图中描绘，但是各种光学元件可用于在射束与在图22、23和27中描绘的元件相互作用之前操纵由各个二极管发射器发射的射束。这种操纵可称为预处理，且各种现有技术的文献讨论了用于预处理由二极管激光发射器发射的射束的技术。可执行预处理以确保产生高品质的多光谱合并的输出射束。例如，射束可旋转以使得下游处理沿快轴而非沿慢轴执行。而且，在图22、23和27中示出的波长稳定系统中的一些包含多个光学元件，所述多个光学元件给由激光源的二极管激光发射器发射的输入射束中的一个或多个施加相对于具体部件的入射角。在图22、23和27中，这种位置到角度转换元件被描绘为傅里叶透镜。然而，各种替换可能性包括菲涅尔透镜、棱镜体和可用于实现相同效应的镜构型。
图22示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用薄膜校准仪将光学反馈分量指引到反馈分支中且朝向射束合并元件指引光学输出分量。在图22中描绘的设备包括包含有多个独立发射器(例如，2201A和2201N)的激光源2201、第一位置到角度转换镜片2202、薄膜校准仪2203、第二位置到角度转换镜片2204、第三位置到角度转换镜片2205、第一高反射镜2206、第四位置到角度转换镜片2207和第二高反射镜2208。作为在图22中描绘的薄膜校准仪的替换，也可以利用啁啾校准仪(chirpedetalon)。然而，如果啁啾校准仪代替薄膜校准仪，则各种位置到角度转换镜片并非必须。在图22中描绘的实施方式中，在激光源2201和第一和第二高反射镜2206和2208之间的光路限定波长选择型外置谐振器。外置谐振器从激光源2201接收输入射束、过滤输入射束的对应于非期望波长的分量、且将输入射束的过滤分量成像回到激光源2201上，以给激光源2201提供谐振反馈且由此协助射束波长稳定。
在图22中描绘的实施方式中，激光源2201包括多个在空间上分开的各个二极管激光发射器。激光源2201的所述多个发射器发射一起构成外置谐振器输入2210的多个射束。外置谐振器输入2210因此包含多个独立分量射束，所述多个独立分量射束中的每个由激光源2201中的单一发射器发射。在接收任何反馈之前，激光源2201的各个发射器具有相对宽广的发射光谱(与各个发射器在接收反馈之后)相比较。更具体地，在从外置谐振器接收反馈之前，激光源2201的各个发射器产生与相对宽广范围的波长对应的光学功率。然而，随着光学功率传播通过外置谐振器腔体且谐振反馈被传输回到发射器中，各个发射器中的每个的发射光谱明显缩窄。
图22描绘了分别由发射器2201A和2201N发射的两条具体的外置谐振器输入分量射束2210A和2210N。发射器2201A和2201N发射具有窄光谱带宽的射束。更具体地，分量射束2210A和2210N的发射光谱呈现围绕具体波长的窄峰值，此处波长对应于由外置谐振器腔体选择用于发射器2210A和2210N的反馈的波长。
外置谐振器输入2210的分量射束被从激光源2201指引通过第一位置到角度转换镜片2202。第一位置到角度转换镜片2202给外置谐振器输入2210的每个分量射束施加相对于薄膜校准仪2203的入射角。给每个分量射束施加的具体入射角由发射分量射束的激光源2201中的各个发射器的空间位置确定。
在移位通过第一位置到角度转换镜片2202之后，外置谐振器输入2210与校准仪2203相互作用。校准仪2203定位在第一位置到角度转换镜片2202的焦点处，以使得外置谐振器输入2210的分量射束聚焦在位于校准仪2203的前表面上的空间点处。对于具体入射角，校准仪2203的传输光谱呈现以具体波长为中心的非常窄的峰值。因此，对于外置谐振器输入2210的每个分量射束，与校准仪2203具有传输峰值的非常窄的波长范围对应的仅小分量的光学功率将被传输作为反馈臂输入2212。然而，由于校准仪2203的定位，未由校准仪2203传输的剩余光学功率将由校准仪2203反射到第二位置到角度转换透镜2204处。因此，未由校准仪2203传输的光学功率将被反射作为系统输出2211。
外置谐振器输入2210的由校准仪2203传输的分量随后传播通过第三位置到角度转换透镜2205，第三位置到角度转换透镜将激光源输出2201的分量射束成像到第一高反射元件2206上。第一高反射元件2206反射反馈臂输入2212的传输分量作为第一反馈臂输出2213。第一反馈臂输出通过第一反馈臂传播返回且与校准仪2203相互作用。在到达校准仪2203时，第一反馈臂输出2213被分离成两个分开的分量。第一分量传输通过校准仪2203且随后朝向所述多个二极管激光发射器移位返回作为谐振反馈分量2214。第二分量由部分反射表面反射且被指引朝向第二高反射元件作为功率循环臂输入2215。功率循环臂输入2215的分量射束随后传播通过第四位置到角度转换透镜2207，第四位置到角度转换透镜将激光源输出2201的分量射束成像到第二高反射元件2208上。功率循环臂输入由第二高反射元件2208反射且被朝向校准仪2203指引返回作为功率循环臂输出2216。一部分功率循环臂输出2216由校准仪2203传输作为附加系统输出2211，而功率循环臂输出2216的单独一部分的光学功率被反射作为附加反馈臂输入2211。因此，射束的一分量通过第一反馈臂和功率循环臂继续往返移位。因此，干涉仪由校准仪2203、第一高反射元件2206和第二高反射元件2208形成。
图23示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用高反射率的部分反射镜将光学反馈分量指引到利用薄膜校准仪作为波长选择元件的波长选择反馈分支中，其中高反射率的部分反射镜定位在薄膜校准仪的表面上。在图23中描绘的设备包括包含有多个独立发射器(例如，2301A和2301N)的激光源2301、第一位置到角度转换镜片2302、由部分反射表面直接覆盖的薄膜校准仪2303、第二位置到角度转换镜片2304、第三位置到角度转换镜片2305、第一高反射镜2306、第四位置到角度转换镜片2307和第二高反射镜2308。在图23中描绘的实施方式中，在激光源2301和第一和第二高反射镜2306和2308之间的光路限定波长选择型外置谐振器。外置谐振器从激光源2301接收输入射束、过滤输入射束的对应于非期望波长的分量、且将输入射束的过滤分量成像回到激光源2301上，以给激光源2301提供谐振反馈且由此协助射束波长稳定。
在图23中描绘的实施方式中，激光源2301包括多个在空间上分开的各个二极管激光发射器。激光源2301的所述多个发射器发射一起构成外置谐振器输入2310的多个射束。外置谐振器输入2310因此包含多个独立分量射束，所述多个独立分量射束中的每个由激光源2301中的单一发射器发射。在接收任何反馈之前，激光源2301的各个发射器具有相对宽广的发射光谱(与各个发射器在接收反馈之后相比较)。更具体地，在从外置谐振器接收反馈之前，激光源2301的各个发射器产生与相对宽广范围的波长对应的光学功率。然而，随着光学功率传播通过外置谐振器腔体且谐振反馈被传输回到发射器中，各个发射器中的每个的发射光谱明显缩窄。
图23描绘了分别由发射器2301A和2301N发射的两条具体的外置谐振器输入分量射束2310A和2310N。发射器2301A和2301N发射具有窄光谱带宽的射束。更具体地，分量射束2310A和2310N的发射光谱呈现围绕具体波长的窄峰值，此处波长对应于由外置谐振器腔体选择用于发射器2310A和2310N的反馈的波长。
外置谐振器输入2310的分量射束被从激光源2301指引通过第一位置到角度转换镜片2302。第一位置到角度转换镜片2302给外置谐振器输入2310的每个分量射束施加相对于薄膜校准仪2303的入射角。给每个分量射束施加的具体入射角由发射分量射束的激光源2301中的各个发射器的空间位置确定。
在移位通过第一位置到角度转换镜片2302之后，外置谐振器输入2310与覆盖校准仪2303的部分反射表面相互作用。在图23中描绘的实施方式中，部分反射表面将相当小部分的入射光学功率传输到校准仪2303中且将相当大部分的入射光学功率反射为系统输出2311。系统输出2311的分量射束传播通过第二位置到角度转换透镜2304，第二位置到角度转换透镜将分量射束成像到未在图23中描绘的射束合并设备上。在各种实施方案中，可利用各种反射率的部分反射表面。然而，在图23中描绘的构型中，部分反射表面应该反射至少百分之五十的入射光学功率，且为了对于特定应用实现出众结果，部分反射表面应该反射至少百分之七十的入射光学功率。
校准仪2303直接定位在部分反射表面下方且定位在第一位置到角度转换镜片2302的焦点处，以使得外置谐振器输入2310的分量射束聚焦在位于校准仪2303的前表面上的空间点处。对于具体入射角，校准仪2303的传输光谱呈现以具体波长为中心的非常窄的峰值。因此，对于外置谐振器输入2310的每个分量射束，与校准仪2303具有传输峰值的非常窄的波长范围对应的仅小分量的光学功率将被传输为反馈臂输入2312。然而，由于校准仪2303的定位，未由校准仪2303传输的剩余光学功率将以平行于从定位在校准仪2303正上方的反射表面反射的方向被反射。因此，未由校准仪2303传输的光学功率将被反射作为系统输出2311。
外置谐振器输入2310的由校准仪2303传输的分量随后传播通过第三位置到角度转换透镜2305，第三位置到角度转换透镜将激光源输出2301的分量射束成像到第一高反射元件2306上。第一高反射元件2306将反馈臂输入2312的传输分量反射为第一反馈臂输出2313。第一反馈臂输出通过第一反馈臂且通过校准仪2303传播返回，第一反馈臂输出在校准仪处到达部分反射表面。在到达部分反射表面时，第一反馈臂输出2313被分离成两个分开的分量。第一分量传输通过部分反射表面且随后朝向所述多个二极管激光发射器移位返回作为谐振反馈分量2314。第二分量由部分反射表面反射且被指引朝向第二高反射元件作为功率循环臂输入2315。功率循环臂输入2315的分量射束随后传播通过第四位置到角度转换透镜2307，第四位置到角度转换透镜将激光源输出2301的分量射束成像到第二高反射元件2308上。功率循环臂输入由第二高反射元件2308反射且被朝向校准仪2303指引返回作为功率循环臂输出2316。一部分功率循环臂输出2316由覆盖校准仪2303的部分反射表面传输作为附加系统输出2311，而功率循环臂输出2316的单独一部分的光学功率被反射作为附加反馈臂输入2311。因此，射束的一分量通过第一反馈臂和功率循环臂继续往返移位。因此，干涉仪由覆盖校准仪2303的部分反射表面、第一高反射元件2306和第二高反射元件2308形成。
图24是描绘与图22的激光源中的各个发射器(例如，发射器2201A)对应的发射光谱的带宽的示意图，图22的校准仪的反射光谱的带宽以波长和入射角对应于各个发射器，且输出射束分量的光谱特征对应于由各个发射器发射的光学功率的通过校准仪的反射。在图24中描绘的输出射束的发射光谱、传输光谱和光谱特征都属于图22的激光源2201中的单一发射器。曲线2401代表图22的激光源中的各个发射器的发射光谱。如能够看见的，各个发射器以相对窄范围的波长发射光学功率。由2401代表的发射光谱对应于激光源2201中已经开始接收反馈的各个发射器。因此，与由2401代表的发射光谱对应的射束具有充分窄的光谱带宽，以使得所述发射光谱在与类似窄光谱带宽的其它射束合并的情况下将不减损DWBC系统的输出射束品质。
曲线2402代表图22的校准仪2203的以入射角对应于激光源2201中的各个发射器的反射光谱，所述各个发射器的发射光谱由曲线2401代表。如能够看见的，校准仪的反射光谱比由曲线2401代表的发射光谱具有基本更窄的光谱带宽。曲线2401和2402的比较强调的事实是，激光源2201中的各个二极管发射器的发射光谱不能够通过提供基本更窄的反馈而变得越来越窄。实际上，诸如光谱和空间烧孔的光谱加宽效应限制各个二极管发射器的发射光谱的带宽能够变窄的程度。
曲线2403代表输出射束分量的光谱特征，其对应于由激光源2201的各个发射器发射的光学功率的通过校准仪2203的反射。由曲线2403代表的输出射束的光谱特征是由曲线2401代表的各个发射器的发射光谱和由曲线2402代表的反射光谱的产物。由曲线2403代表的输出射束的光谱特征表示由各个二极管发射器产生的相当量的光学功率由校准仪2203反射作为系统输出。然而，根据使用DWBC设备的具体应用，可能期望的是将相对较大或相对较小量的光学功率耦合到系统输出中。光学功率的被传输或反射的相对比例能够通过选择校准仪的各种特征调整。
图25是描绘多个薄膜校准仪的反射光谱的示意图，所述多个薄膜校准仪具有各种反射率的平行反射表面。由曲线2501代表的反射光谱对应于具有对称高反射率的平行反射表面的校准仪。如能够看见的，曲线2501在波长1030nm处是几乎完全传输的且对于与远离1030nm波长的小偏差大幅减小传输。由曲线2502和2503代表的反射光谱对应于具有非对称反射率的平行反射表面的校准仪。如能够看见的，随着在表面的反射率之间的不对称程度增加，校准仪的传输峰值变得越来越浅。
图26是描绘与图22的激光源中的各个发射器(例如，发射器2201A)对应的发射光谱的带宽的示意图，图22的校准仪的反射光谱的带宽以波长和入射角对应于各个发射器，其中校准仪包含非对称反射率的平行反射表面，且输出射束分量的光谱特征对应于由各个发射器发射的光学功率的通过校准仪的反射。在图26中描绘的输出射束的发射光谱、传输光谱和光谱特征都属于图22的激光源2201中的单一发射器。曲线2601代表图22的激光源中的各个发射器的发射光谱。如能够看见的，各个发射器以相对窄范围的波长发射光学功率。由2601代表的发射光谱对应于激光源2201中已经开始接收反馈的各个发射器。因此，与由2601代表的发射光谱对应的射束具有充分窄的光谱带宽，以使得所述射束在与类似窄光谱带宽的其它射束合并的情况下将不减损DWBC系统的输出射束品质。
曲线2602代表入射角与激光源2201中的各个发射器对应的图22的校准仪2203的反射光谱，所述各个发射器的发射光谱由曲线2601代表。由曲线2602代表的校准仪2203的反射光谱对应于具有非对称反射率的平行表面的校准仪。如能够看见的，校准仪的反射光谱比由曲线2601代表的发射光谱具有基本更窄的光谱带宽。然而，由于校准仪的平行反射表面的非对称反射率，校准仪的传输带不如在图24中描绘的校准仪的传输带那么深。因此，代表与由激光源2201的各个发射器发射的光学功率的通过校准仪2203的反射对应的输出射束分量的光谱特征的曲线2603在校准仪是传输的波长处不降低到零。根据使用DWBC设备的具体应用，可以期望的是利用校准仪，其具有非对称反射率的平行反射表面以将相对较大或相对较小量的光学功率耦合到系统输出中。
图27示出能够在DWBC设备中使用的波长稳定系统，波长稳定系统利用薄膜陷波滤波器将光学反馈分量指引到反馈分支中且将光学输出分量朝向射束合并元件指引。在图27中描绘的设备包括包含有多个独立发射器(例如，2701A和2701N)的激光源2701、第一位置到角度转换镜片2702、薄膜陷波滤波器2703、第二位置到角度转换镜片2704、第三位置到角度转换镜片2705、第一高反射镜2706、第四位置到角度转换镜片2707和第二高反射镜2708。作为在图27中描绘的薄膜陷波滤波器的替换，可以利用啁啾陷波滤波器。如果薄膜陷波滤波器被啁啾陷波滤波器替换，则各种转换镜片(即，第一位置到角度转换镜片2702，第二位置到角度转换镜片2704，第三位置到角度转换镜片2705，和第四位置到角度转换镜片2707)并非必须。在图27中描绘的实施方式中，在激光源2701和第一和第二高反射镜2706和2708之间的光路限定波长选择型外置谐振器。外置谐振器从激光源2701接收输入射束、过滤输入射束的对应于非期望波长的分量、且将输入射束的过滤分量成像回到激光源2701上，以给激光源2701提供谐振反馈且由此协助射束波长稳定。
在图27中描绘的实施方式中，激光源2701包括多个在空间上分开的各个二极管激光发射器。激光源2701的所述多个发射器发射一起构成外置谐振器输入2710的多个射束。外置谐振器输入2710因此包含多个独立分量射束，所述多个独立分量射束中的每个由激光源2701中的单一发射器发射。在接收任何反馈之前，激光源2701的各个发射器具有相对宽广的发射光谱(与各个发射器在接收反馈之后相比较)。更具体地，在从外置谐振器接收反馈之前，激光源2701的各个发射器产生与相对宽广范围的波长对应的光学功率。然而，随着光学功率传播通过外置谐振器腔体且谐振反馈被传输回到发射器中，各个发射器中的每个的发射光谱明显缩窄。
图27描绘了分别由发射器2701A和2701N发射的两条具体的外置谐振器输入分量射束2710A和2710N。发射器2701A和2701N发射具有窄光谱带宽的射束。更具体地，分量射束2710A和2710N的发射光谱呈现围绕具体波长的窄峰值，此处波长对应于由外置谐振器腔体选择用于发射器2710A和2710N的反馈的波长。
外置谐振器输入2710的分量射束被从激光源2701指引通过第一位置到角度转换镜片2702。第一位置到角度转换镜片2702给外置谐振器输入2710的每个分量射束施加相对于薄膜陷波滤波器2703的入射角。给每个分量射束施加的具体入射角由发射分量射束的激光源2701中的各个发射器的空间位置确定。
在移位通过第一位置到角度转换镜片2702之后，外置谐振器输入2710与陷波滤波器2703相互作用。陷波滤波器2703定位在第一位置到角度转换镜片2702的焦点处，以使得外置谐振器输入2710的分量射束聚焦在位于陷波滤波器2703的前表面上的空间点处。对于具体入射角，陷波滤波器2703的反射光谱呈现以具体波长为中心的非常窄的峰值。因此，对于外置谐振器输入2710的每个分量射束，与陷波滤波器2703具有反射峰值的非常窄的波长范围对应的仅小分量的光学功率将被反射作为反馈臂输入2712。然而，由于陷波滤波器2703的定位，未由陷波滤波器2703反射的剩余光学功率将通过陷波滤波器2703传输到第二位置到角度转换透镜2704。因此，未由陷波滤波器2703反射的光学功率将被传输作为系统输出2711。
外置谐振器输入2710的由陷波滤波器2703反射的分量随后传播通过第三位置到角度转换透镜2705，第三位置到角度转换透镜将激光源输出2701的分量射束成像到第一高反射元件2706上。第一高反射元件2706将反馈臂输入2712的传输分量反射为第一反馈臂输出2713。第一反馈臂输出通过第一反馈臂传播返回且与陷波滤波器2703相互作用。在到达陷波滤波器2703时，第一反馈臂输出2713被分离成两个分开的分量。第一分量由陷波滤波器2703反射且随后朝向所述多个二极管激光发射器移位返回作为谐振反馈分量2714。第二分量由陷波滤波器2703传输且被指引朝向第二高反射元件作为功率循环臂输入2715。功率循环臂输入2715的分量射束随后传播通过第四位置到角度转换透镜2707，第四位置到角度转换透镜将激光源输出2701的分量射束成像到第二高反射元件2708上。功率循环臂输入由第二高反射元件2708反射且被朝向陷波滤波器2703指引返回作为功率循环臂输出2716。一部分功率循环臂输出2716由陷波滤波器2703反射作为附加系统输出2711，而功率循环臂输出2716的单独一部分的光学功率被传输作为附加反馈臂输入2711。因此，射束的一分量通过第一反馈臂和功率循环臂继续往返移位。因此，干涉仪由陷波滤波器2703、第一高反射元件2706和第二高反射元件2708形成。
图28是描绘与图27的激光源中的各个发射器对应的发射光谱的带宽的示意图，图27的陷波滤波器的传输光谱的带宽以波长和入射角对应于各个发射器，且输出射束分量的光谱特征对应于由各个发射器发射的光学功率的通过陷波滤波器的传输。在图28中描绘的输出射束的发射光谱、传输光谱和光谱特征都属于图27的激光源2701中的单一发射器。曲线2801代表图27的激光源中的各个发射器的发射光谱。如能够看见的，各个发射器以相对窄范围的波长发射光学功率。由2801代表的发射光谱对应于激光源2701中已经开始接收反馈的各个发射器。因此，与由2801代表的发射光谱对应的射束具有充分窄的光谱带宽，以使得所述射束在与类似窄光谱带宽的其它射束合并的情况下将不减损波长稳定系统的输出射束品质。
曲线2802代表图27的陷波滤波器2703的入射角与激光源2701中的各个发射器对应的传输光谱，所述各个发射器的发射光谱由曲线2801代表。如能够看见的，陷波滤波器的传输光谱具有比由曲线2801代表的发射光谱的基本更窄的光谱带宽。曲线2801和2802的比较强调的事实是，激光源2701中的各个二极管发射器的发射光谱不能通过提供基本更窄的反馈而变得越来越窄。实际上，诸如光谱和空间烧孔的光谱加宽效应限制各个二极管发射器的发射光谱的带宽能够变窄的程度。
曲线2803代表输出射束分量的光谱特征，其对应于由各个发射器发射的光学功率的通过陷波滤波器的传输。由曲线2803代表的输出射束的光谱特征是由曲线2801代表的各个发射器的发射光谱和由曲线2802代表的传输光谱的产物。由曲线2803代表的输出射束的光谱特征表示，由各个二极管发射器产生的相当量的光学功率由陷波滤波器传输作为系统输出。然而，根据使用DWBC设备的具体应用，可能期望的是，将相对较大或相对较小量的光学功率耦合到系统输出中。传输或反射的光学功率的相对比例能够通过选择陷波滤波器的各种特征调整。
图29是描绘与在图27的激光源中的各个发射器对应的发射光谱的带宽的示意图，图27的陷波滤波器的传输光谱的带宽以波长和入射角对应于各个发射器，且输出射束分量的光谱特征对应于由各个发射器发射的光学功率的通过陷波滤波器的传输。在图29中描绘的输出射束的发射光谱、传输光谱和光谱特征都属于在图27的激光源2701中的单一发射器。曲线2901代表在图27的激光源中的各个发射器的发射光谱。如能够看见的，各个发射器以相对窄范围的波长发射光学功率。由2901代表的发射光谱对应于激光源2701中已经开始接收反馈的各个发射器。因此，与由2901代表的发射光谱对应的射束具有充分窄的光谱带宽，以使得所述射束在与类似窄光谱带宽的其它射束合并的情况下将不减损DWBC系统的输出射束品质。
曲线2902代表入射角与在激光源2701中的各个发射器对应的图27的陷波滤波器2703的传输光谱，各个发射器的发射光谱由曲线2901代表。由曲线2902代表的陷波滤波器的传输光谱对应于构造为在选择波长下仅部分反射的修改陷波滤波器。如能够看见的，陷波滤波器的传输光谱比由曲线2901代表的发射光谱具有基本更窄的光谱带宽。然而，由于修改陷波滤波器的部分反射性质，陷波滤波器的反射带不如在图28中描绘的陷波滤波器的反射带那么深。因此，代表与由激光源2701的各个发射器发射的光学功率的通过修改陷波滤波器的传输对应的输出射束分量的光谱特征的曲线2903在陷波滤波器被设计为反射性的波长处不降低到零。根据使用DWBC设备的具体应用，可以期望的是利用修改陷波滤波器，其呈现减弱反射率以将相对较大或相对较小量的光学功率耦合到系统输出中。
IV.用于产生高品质合并输出射束的波长-角度选择考虑
为了产生高品质合并输出射束，构成合并输出射束的射束应该在空间上重叠且应该分享共同的传播方向。换言之，期望的是，合并输出射束的构成射束在从射束合并元件显现之后不具有残余角度光谱，而是从射束合并元件的重叠区域显现同时平行于期望传播方向地移位。为了实现产生对于各种应用而言充分品质的合并输出射束所需的构成射束的空间和方向结合，DWBC设备的各个部件必须定位在准确的相对位置处。而且，每个部件的特征和光学特性必须鉴于DWBC设备的其它部件的特征和光学特性选择。
图30描绘了DWBC设备的各种部件。图30中限定的部件包括波长稳定系统3001、光学望远镜3002和射束合并元件3003。波长稳定系统3001将一起构成波长稳定系统输出的多个独立射束指引通过光学望远镜3002且朝向射束合并元件3003指引。虽然在图30中描绘的波长稳定系统3001类似于在图22-23中描绘的构型，但是在图1、10、12-23和27中描绘的波长稳定系统中的任何波长稳定系统、以及在这个申请中未描绘或描述的各种附加波长稳定系统能够被利用为DWBC设备的波长稳定系统部件，诸如由图30描绘的。而且，虽然图30包括光学望远镜3002，但是并非所有DWBC设备都要求光学望远镜。图30仅是示例性DWBC设备的部件相互关联的示例。本发明可包含各种DWBC设备，其包括不在图30中描绘的部件或不包括在图30中描绘的部件。
波长稳定系统3001包括将波长分配到激光源中的每个发射器的波长选择元件。在各种实施方案中，这种波长选择元件可包含多个光学元件或可包括单一光学部件。由在图1、10、12-23和27中描绘的波长稳定系统利用的波长选择元件是光学薄膜过滤元件。光学薄膜过滤元件可以是传输特定窄带波长的光谱带通元件或反射特定窄带波长的光谱带阻元件。然而，被传输或反射的窄带波长至少部分地由辐射与薄膜过滤元件相互作用的入射角确定。换言之，被传输(在带通元件的情况下)或反射(在带阻元件的情况下)的波长将响应于入射射束的角度改变而改变。薄膜过滤元件的带通和带阻特性由多射束干涉效应引起。因此，薄膜过滤元件的波长选择性质不取决于衍射或折射，且除了传输或反射允许的窄带波长之外，波长选择薄膜过滤元件不以根据波长的方式改变单色入射光线的方向或将入射多色光线射束分离成多个单色射束。
在图30的情况下，由波长稳定系统3001的激光源中的多个发射器发射的辐射的第一分量被指引回到各个发射器中作为谐振反馈，而第二分量被指引出波长稳定系统3001。第二分量(其被指引出波长稳定系统)通过光学望远镜3002被指引到射束合并元件3003处。射束合并元件3003是角度分散光学元件，即，转向入射单色光线射束的光学元件。转向射束从角度分散光学元件显现的方向由入射单色射束的波长和入射射束的入射角确定。入射角和转向角度能够相对于法向于角度分散光学元件的表面限定。角度分散光学元件(诸如，射束合并元件3003)的光学特性依赖衍射现象或折射现象。因此，转向角度能够根据具体角度分散光学元件的特征被描述为衍射角度或折射角度。
当多色光线射束入射到角度分散光学元件(诸如，射束合并元件3003)上时，角度分散光学元件将多色光线射束分离成多个单色光线射束。单色光线射束中的每个将以相对于参考传播方向限定的残余传播角度从角度分散光学元件显现。对于每个显现的单色射束，残余角度(其是根据光学元件的特征的衍射或折射角度)单单由其波长确定。换言之，显现单色射束中的每个对应于单一波长输出角度对。波长输出角度对由多色射束的入射角和单色射束的波长确定。
在图30的DWBC设备的情况下，多色合并的输出射束是来自射束合并元件3003的期望输出。因此，入射单色射束的波长-入射角对应该从将产生合并输出射束的波长-入射角对的领域选择。将从射束合并元件3003显现的允许波长-角度对的领域由射束合并元件的特征确定。因此，射束合并元件3003的特征确定射束合并条件，所述射束合并条件限定将产生合并输出射束的一组允许波长-入射角对，所述合并输出射束包括具有共同传播方向的构成射束。因此，波长稳定系统3001和光学望远镜必须被选择且定位成使得由激光源的所述多个发射器发射的辐射的第二分量包含满足由射束合并条件定义的标准的构成射束。
然而，到达输出射束合并元件3003的射束拥有由波长稳定系统3001的部件特性影响的波长-角度对的光谱。具体的，在图1、10、12-23和27中描绘的波长稳定系统中是薄膜过滤元件的波长过滤元件选择用于激光源中的每个发射器的波长。具体地，对于给定入射角，在图1、10、12-23和27中描绘的波长稳定系统的波长过滤元件传输或反射仅单一独特的窄带波长。以那个具体入射角，所有其它波长与过滤元件非谐振且将被耦合出反馈分支，所述反馈分支将谐振反馈提供回到激光源的每个发射激光元件或发射器中。然而，在稍微不同的角度处，稍微不同的独特波长与过滤元件谐振且被反射或传输。波长稳定系统利用位置到角度转换镜片将发射器的小位置差异转换成相对于过滤元件的小入射角差异。过滤元件在此之后以对应于每个发射器的每个入射角选择用于传输或反射的辐射的窄带波长光谱。波长稳定系统在此之后将对应于窄带波长光谱的射束反射回到发射器中，由此刺激具有相同波长的辐射的进一步发射。以这种方式，在激光源中的每个通道(发射器)将其发射波长调整到这样的波长，以所述波长，波长稳定系统给所述波长提供反馈。虽然每个通道调整到单一波长，但是所述构型不排除多个通道将各自发射相同波长的射束的可能性。例如，在激光源是一堆二极管线阵的情况下，来自不同二极管线阵的各个发射器可以发射相同波长的射束。
因此，初始通道分隔是否是空间线性的是无关的。所述构造一直调整每个通道的波长，以使得由通道发射的射束经历在过滤元件处减小的损失。因此，非线性空间发射器分隔导致非线性角度光谱和非线性角度到波长关联。
然而，在许多实施方案中，无论初始通道分隔是否是非线性的，波长过滤元件将呈现相对于允许波长-角度对的非线性传输或反射特征。在波长稳定系统3001利用校准仪作为波长选择元件时，允许波长-角度对由干涉条件定义：因此，校准仪的厚度d、或更准确的校准仪的光学厚度neff*d限定传输量级数m。对于单一传输因数(m＝1)和以具体入射角传输的给定中央波长的情况下，不同波长将以不同入射角传输。因此，校准仪的光学厚度neff*d指示其波长-角度分散特性，即，光学厚度neff*d确定允许波长-角度对。由校准仪给所述多个入射射束施加的波长-角度分散(即，与相对于另一允许波长-角度对的入射角改变对应的传输波长改变)由等式提供。波长-角度分散功能随着分配到波长稳定谐振器的入射角且因此也随着波长显著变化。由校准仪施加的波长-角度分散的导数由等式给定。由校准仪限定的允许波长-角度对关系的这个特征必须与射束合并元件的分散非线性相比较。
图31是描绘薄膜滤波器的波长-角度分散和薄膜滤波器的波长-角度分散的导数的示意图。对于低折射率(neff＝1.629)熔融石英腔体分隔层，发现波长-角度分散在大致55°的入射角处呈现最大且在以围绕55°为中心的角度光谱上大致恒定。在大约55°处，波长-角度分散的导数变到零，且对于以围绕55°为中心的特定角度延展(即，某个范围的入射角)，波长-角度分散的导数在靠近零的值处维持相对恒定。然而，如能够从图31看见的，随着入射角从55°变化更多的量，波长-角度分散对于给定入射角差异变化越来越多的量，且波长-角度分散的导数的幅度明显增加。以这种方式，校准仪的非线性能够定制。具体地，在波长稳定系统内的薄膜滤波器的厚度和薄膜滤波器的方位(其确定相对于薄膜滤波器的射束的入射角)能够选择成使得对于具体范围的波长，将由薄膜滤波器允许的波长-角度对限定的波长-角度关系的值匹配将由射束合并元件3003的特征确定的射束合并条件所需的波长-角度对限定的波长角度关系的值。在一些情况下，虽然可能不会实现准确匹配，但是可以定制薄膜滤波器的特征，以使得对于一定范围的波长(即，对于具体波长光谱)，薄膜滤波器波长角度关系的值与作为射束合并条件的波长角度关系的值具有相同符号(即，正或负)。用于匹配波长-角度关系的导数(或用于匹配导数的符号)的波长光谱可对应于包含有由激光源中的所述多个发射器发射的所有波长的波长光谱，或可对应于其子集。
图32是描绘从波长稳定系统3001显现的波长-角度光谱的示意图，此处薄膜滤波器如此操作以使得入射射束的入射角延展围绕50°的入射角为中心。如能够看见的，入射角的恒定改变对应于传输波长的近似恒定改变。然而，随着入射角与50°入射角中心差异越来越大的量，传输波长响应于入射角的改变变得越来越非线性。从波长稳定系统3001显现的波长-角度光谱能够被称为具有线性分量和非线性分量。对应于线性外推的线性分量由点划线描绘，而非线性分量能够被定义为这样的分量，所述分量确定传输波长偏差的从线性外推的量。
图33是描绘从波长稳定系统3001显现的波长角度光谱的示意图，此处薄膜滤波器如此操作以使得入射射束的入射角延展以围绕20°的入射角为中心。如能够看见的，传输波长的角度响应于入射角的改变在入射角的整个范围是非线性的。然而，射束合并元件3003的波长-角度关系也可呈现非线性配对函数。具体地，由射束合并元件3003的特性确定的射束合并条件可要求呈现非线性配对函数的波长-角度对。从波长稳定系统3001显现的波长-角度光谱能够被称为具有线性分量和非线性分量。线性分量对应于由点划线描绘的线性外推，而非线性分量能够被定义为这样的分量，所述分量确定传输波长偏差的从线性外推的量。非线性分量因此对应于由虚线描绘的波长偏差。
图34是描绘波长-角度分散的示意图，即，波长改变依据对于各种角度分散元件的波长对应于角度改变。角度分散元件是具有多个线条/毫米的衍射光栅，角度分散元件的特征提供在图34中示出的曲线。如能够从图表看见的，在光栅上的线条越集中，在代表的波长范围上的波长-角度分散范围越大。因此，由射束合并元件3003的特征确定的射束合并条件可要求在允许的角度和波长对之间的关系是非线性的波长角度对。具体的，线性曲线能够对于在图34中描绘的曲线中的每个被外推，其中外推的线性曲线限定对应光栅的线性分散。从要求产生与由图34中的曲线代表的实际波长-角度分散对应的曲线的线性曲线的偏差限定光栅中的每个的波长-角度分散的非线性分量。
参考图32-33，代表波长偏差的曲线示出由薄膜滤波器提供的具体波长偏差，所述薄膜滤波器具有用于一定范围的波长的具体特征。参考图34，代表角度-分散的曲线对应于由具有具体特征的射束合并元件确定的射束合并条件所需的具体波长偏差。因此，薄膜滤波器能够定制成提供与薄膜滤波器的波长-角度关系对应的波长偏差，其中提供的波长偏差匹配由输出耦合元件确定的射束合并条件的波长偏差。换言之，薄膜滤波器能够定制成产生具有非线性分量的波长-角度关系，所述非线性分量减弱射束合并元件的非线性分量。
图35是描绘从用于各种构型的波长稳定系统的射束合并元件3003显现的合并射束的射束发散的示意图。具体的，在图35中描绘的曲线对应于DWBC设备，在所述DWBC设备处，光学望远镜3002配置成提供最小化射束发散的最佳放大。然而，如能够在图35中看见的，无论光学望远镜3002的最佳放大率如何，从射束合并元件3003显现的合并输出射束的构成射束的射束发散对于三个薄膜滤波器构型中的两个是明显的。而且，最少残余射束发散在薄膜滤波器在波长-角度关系明显非线性(与以围绕50°为中心的角度光谱对应的更线性约束相反)的约束(对应于以围绕39°为中心的角度光谱)中操作时实现。
如从图35能够看见的，射束发散是合并输出射束的构成射束的发散，所述射束发散能够由薄膜过滤元件的特征明显影响，且具体的由波长选择和射束合并部件的分散匹配明显影响。具体的，一旦入射角被限定，薄膜滤波器的厚度也被限定。因此，薄膜滤波器的厚度或更具体地薄膜滤波器的光学厚度neff*d代表这样的参数，所述参数能够调整到用于射束合并元件的非线性分散的量。具体的，薄膜滤波器的非线性能够通过入射角的合适选择被定制，以使得薄膜滤波器的波长-角度分散的导数大约匹配射束合并元件的波长-角度分散的导数。具体地，薄膜滤波器、或任何其它类型的薄膜过滤元件的特征能够定制成使得对于具体范围的波长或对于具体的角度光谱，由薄膜过滤元件允许的限定波长-角度对的波长角度关系的值是正的或负的。
然而，即使由薄膜过滤元件允许的波长-角度关系的非线性匹配由射束合并元件确定的输出耦合条件所需的波长-角度关系的非线性，输出射束品质也可以是次最优的。可利用光学望远镜3002施加从波长稳定系统3001显现的射束的波长-角度对的角度分量的恒定线性改变，而不影响波长分量。
图36是描绘从波长稳定系统3001显现的波长-角度光谱的线性调节的示意图。角度光谱由于光学望远镜3002的相互作用被压缩和反向。以这种方式，从薄膜滤波器显现的波长-角度光谱能够变得非常匹配用于适当射束合并的射束合并条件所需的波长-角度光谱。然而，由于薄膜滤波器未被优化用于射束合并元件，图36表示从望远镜显现的波长-角度光谱的分量不匹配射束合并条件所需的波长-角度光谱。未匹配分量在光栅之后在相同光锥中将不衍射，且将导致干扰发散变陡(如能够从与在图35中以围绕20°为中心的角度光谱对应的曲线看见的)。
图36还表示光学望远镜3002能够提供由薄膜过滤元件确定的波长-角度关系的角度分量的线性转换，由此允许由薄膜滤波器定义的波长-角度关系的角度光谱匹配由射束合并元件3003确定的射束合并条件所需的角度光谱。因此，光学望远镜3002允许将由薄膜滤波器允许的波长-角度对限定的波长-角度关系的值与由射束合并条件所需的波长-角度对定义的波长-角度关系的值相匹配，在射束合并条件下，薄膜滤波器的波长-角度关系的值在由光学望远镜产生的角度光谱的转换之后确定。换言之，光学望远镜使得薄膜滤波器的波长-角度关系的角度光谱转换能够被考虑用于匹配波长-角度关系的非线性。
总结而言，从这种腔体导出的显现波长光谱可能呈现不匹配后续分散元件的射束合并要求的非线性波长到角度关系。根据分散和光谱带宽，分散元件自身也可能具有非线性波长到角度配对。波长稳定的腔体和分散元件都可能示出不同的线性和非线性角度到波长关系。适当射束合并要求借助于任何类型的转换进行调节。操纵角度到波长关系的最简单的转换是放大或减小离开薄膜滤波器的显现角度光谱。这允许调整在腔体和光栅之间的波长到角度关系中的线性错配。然而，留下的是匹配非线性项。处理这个任务的一个方式是降低光栅的分散以获得较小的非线性。这种方法的缺点是各个射束的减小的分辨率和不那么密集的光谱堆叠。另一方法以这样的角度操作薄膜滤波器，在所述角度处，薄膜滤波器呈现将高分散元件的非线性准确抵消的残余角度到波长非线性。随着薄膜滤波器交叉耦合在波长到角度关系中的线性和非线性项，需要通过重新调节在过滤器和分散元件之间的望远镜的光学放大率而平衡非线性调节的量。
将被理解的是，以上描述的波长-稳定外置谐振器和输出耦合系统仅是本发明原则的示例，且这些仅示出优选的技术。构思的是，本发明的其它实施方案可在细节上与前述示例不同。对于本发明的所有引用旨在引用在那点讨论的本发明的具体示例，且并非旨在意味着对于本发明的范围的更概括的任何限制。相对于特定特征的区分和忽略的所有用语旨在指示对于那些特征缺乏偏好，但是除非另有指示，否则并非是将这些特征从本发明的整个范围排除。
除非在此另有指明或与文本清晰相反，否则在描述本发明的文本中(尤其在以下权利要求的文本中)，术语“一”和“一个”和“所述”和类似指示用语的使用被解释为覆盖单数和复数两者。除非另有提出，否则术语“包括”、“具有”、“包含有”和“包含”被解释为开放端术语(即，意味着“包括但不限于”)。除非在此另有指明，否则在此引用的值的范围仅旨在用作各个涉及落在所述范围内的每个分开的值的简写方法，且每个分开的值如同在此各个引用一样地被结合到说明书中。除非在此另有指明或与文本清晰相反，否则在此描述的所有方法能够以任何合适的顺序执行。除非另有提出，否则在此提供的任何和所有示例、或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅仅旨在更好地阐述本发明且不限制本发明的范围。说明书中的语言都不应该被解释为将任何非权利要求的元件指示为对于本发明的实践是必须的。
因此，本发明包括如由适用法律允许的、附加在此的权利要求详述的保护主题的所有修改方案和等价方案。而且，除非在此另有指明或与文本清晰相反，以上描述的元件在其所有可能变型中的任何结合都由本发明包含。