一种BAR条激光器的双衍射光路结构的制作方法

一种bar条激光器的双衍射光路结构
技术领域
1.本实用新型涉及激光器光路设计技术领域，具体为一种bar条激光器的双衍射光路结构。


背景技术：

2.大功率半导体激光器以其优越的效率、低廉的价格、体积小、稳定可靠等优点，极大地促进了固体激光器光泵浦、材料加工和国防等各个领域的快速发展。随着半导体材料的发展，半导体激光器的输出功率得到了显著提高。然而，bar条激光器受到光束质量和亮度低的限制。现有的光纤激光器大部分都是把半导体激光器作为泵浦源使用，其转换效率低，不节能环保。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种bar条激光器的双衍射光路结构，通过波长光束合并激光腔的结构设计，在保证光束质量的同时大大提高了其输出效率和功率，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种bar条激光器的双衍射光路结构，包括bar条和光束合并腔，所述bar条由多个作为发射器的激光bar条组件组合而成；所述光束合并腔包含fac镜、反射曲面镜、衍射光栅、串扰抑制反射镜、反射镜和输出耦合器；所述反射曲面镜放置在bar条发散角的等效焦距的位置上，在bar条和反射曲面镜的同轴心位置依次设有fac镜、反射镜和衍射光栅；所述衍射光栅的上方设有串扰抑制反射镜；所述反射镜的上方设有输出耦合器。
5.优选的，所述bar条出射的一次光束从衍射光栅的顶部穿过。
6.优选的，所述反射曲面镜汇聚来自在每一个bar条的激光光束，并在衍射光栅上形成一个重叠区域进行一次衍射。
7.优选的，所述反射镜放置在来自衍射光栅的一阶衍射光束的路径上，并将一束光的全部反射回重叠区域，进行二次衍射。
8.优选的，所述衍射光栅上两次衍射的平行光束回到反射曲面镜，反射曲面镜呈几何倾斜设置，经反射曲面镜聚焦光束从衍射光栅底部穿过，光束在输出耦合器的作用下形成外谐振腔。
9.优选的，所述输出耦合器反射一部分功率至衍射光栅上，经衍射光栅的二次反射后回到每个发光单元。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
11.本bar条激光器的双衍射光路结构，利用谱束结合来实现高光束质量和高亮度的，利用从阵列光源不同单元发出的波长略微不同的子光束经透镜转化为不同倾角的子光束成像到衍射光栅上，再利用衍射光栅将这些波长和入射角不同子光束合成为一束以相同角度输出光束，位于衍射光栅后端的反射镜使单个光栅实现双道，光束可以有效地利用两次
入射光栅衍射，实现了波长传播仅为传统方法的一半，从光栅两次衍射的平行光束回到反射曲面镜，由于反射曲面镜的几何倾斜，经反射曲面镜聚焦光束从衍射光栅底部穿过，光束在输出耦合器的作用下形成外谐振腔，该输出耦合器反射一部分功率至衍射光栅上，经衍射光栅的二次反射后回到每个发光单元，确保了返回到阵列每个发光单元均为正确的波长，每个单元锁定以唯一波长激发出来，以完成波长光束组合，通过波长光束合并激光腔的结构设计，在保证光束质量的同时大大提高了其输出效率和功率。
附图说明
12.图1为本实用新型的整体结构光路传输示意图；
13.图2为本实用新型的实施例二光路传输示意图；
14.图3为本实用新型的1倍焦距光路传输示意图；
15.图4为本实用新型的慢轴等效光路图；
16.图5为本实用新型的串扰抑制反射镜的快轴等效光路图。
17.图中：1、bar条；2、fac镜；3、衍射光栅；4、反射曲面镜；5、串扰抑制反射镜；6、反射镜；7、输出耦合器；8、光束合并腔。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.实施例一：
20.请参阅图1，一种bar条激光器的双衍射光路结构，包括bar条1和光束合并腔8，bar条1由多个作为发射器的激光bar条组件组合而成；光束合并腔8包含fac镜2、反射曲面镜4、衍射光栅3、串扰抑制反射镜5、反射镜6和输出耦合器7；反射曲面镜4放置在bar条1发散角的等效焦距的位置上，在bar条1和反射曲面镜4的同轴心位置依次设有fac镜2、反射镜6和衍射光栅3；衍射光栅3的上方设有串扰抑制反射镜5；反射镜6的上方设有输出耦合器7。
21.在上述实施例中，为提高机械的稳定性和外形尺寸优化，由bar条1出射的一次光束从衍射光栅3顶部穿过，反射曲面镜4汇聚来自在每一个bar条1的激光光束以便使光束空间准直平行输出，在衍射光栅3上形成一个重叠区域进行一次衍射，反射镜6放置在来自衍射光栅3的一阶衍射光束的路径上并将一束光的全部反射回重叠区域，进行二次衍射，实现了波长传播仅为传统方法的一半，从衍射光栅3两次衍射的平行光束回到反射曲面镜4，由于反射曲面镜4的几何倾斜，经反射曲面镜4聚焦光束从衍射光栅3底部穿过，光束在输出耦合器7的作用是形成外谐振腔，该输出耦合器7反射一部分功率至衍射光栅3上，经衍射光栅3的二次反射后回到每个发光单元，从而确保了返回到阵列每个发光单元均为正确的波长，每个单元锁定以唯一波长激发出来，以完成波长光束组合，为每一个激光bar条组件发出可控的单一波长的激光，并使光束在输出耦合器7和远场重叠，如图1所示，通过适当排列反射曲面镜4、衍射光栅3和输出耦合器7，对每一个bar条1即可产生单一的光。
22.如图1为闭环一维波长光束合并腔的主光束实施例阵列(波长光束慢轴合并方向)
的等效光路图；反射曲面镜4能将两次折反的光汇聚在输出耦合器7处，焦距关系为f1＝f3+f4＝f3+f2+f5。
23.实施例二：
24.请参阅图2
‑
4，bar条1和串扰抑制反射镜5都位于反射曲面镜4的1倍焦距处，串扰抑制反射镜5利用衍射光栅3的衍射作用折弯光束，位于光路的上方避免器件的几何干涉，串扰抑制反射镜5折反的准平行光束两次经过衍射光栅3，最后经衍射光栅3底部穿过汇聚于输出耦合器7。
25.实施例三：
26.请参阅图5，串扰抑制反射镜5的快轴方向采用曲面，虽然快轴发散角经过fac镜2准直为平行光，但经过长路程的传输，在输出耦合器7表面光束超出范围，而且会出现光束串扰，采用反射曲面镜4后准平行光得到聚焦，焦点位于输出耦合器7，反射曲面镜4方向有曲率，可以减小了各发射器的波长传播中串扰，水平方向的空间位移影响每个发射体的锁定波长，因此，每个元素的中心波长发生了变化，反射曲面镜4从而实现功率合成，并保持较好的光束质量。
27.工作原理：本bar条激光器的双衍射光路结构，利用谱束结合来实现高光束质量和高亮度的，利用从阵列光源不同单元发出的波长略微不同的子光束经透镜转化为不同倾角的子光束成像到衍射光栅3上，再利用衍射光栅3将这些波长和入射角不同子光束合成为一束以相同角度输出光束，位于衍射光栅3后端的反射镜6使单个光栅实现双道，光束可以有效地利用两次入射光栅衍射，实现了波长传播仅为传统方法的一半，从光栅两次衍射的平行光束回到反射曲面镜4，由于反射曲面镜4的几何倾斜，经反射曲面镜4聚焦光束从衍射光栅3底部穿过，光束在输出耦合器7的作用下形成外谐振腔，该输出耦合器7反射一部分功率至衍射光栅3上，经衍射光栅3的二次反射后回到每个发光单元，确保了返回到阵列每个发光单元均为正确的波长，每个单元锁定以唯一波长激发出来，以完成波长光束组合。
28.需要指出的是经过两次光栅衍射后波带压缩两倍，光束质量<2mm.mrad.如若在快轴方法上叠加可以得到更高功率的激光。
29.任何上述波长光束合并激光腔的实施方案可以纳入相关的激光系统，这样一个激光系统可以包括，例如，波长光束合并腔、电的、热的、机械的、光电的以及光机的激光控制设备、相关的软件和/或硬件和光功率传送子系统，波长光束合并激光腔的实施方案和相关的激光系统可以用于受益于高功率和亮度的用光束合并腔产生的激光源的应用中。这些应用可以包括，例如，材料加工，如焊接、钻孔、切割、退火和钎焊；标记；激光泵；医学应用；以及定向能应用；在许多这些应用中，由波长光束合并腔形成的激光源可以纳入机床工具和/或机器人以便于激光应用的实现。
30.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。