改善高功率固体激光器光束质量的装置制造方法
【专利摘要】一种改善高功率固体激光器光束质量的装置，包括：一激光器，该激光器输出光谱具有一定的宽度，非单频激光器；多个反射镜，其位于激光器的光路上，分别接收激光器的光信号，多个反射镜分别与激光器的光路成一预定夹角；反射镜个数为N个，1≤N≤50；一转换透镜，其位于多个反射镜折射的光路上；所述转换透镜具有聚焦功能，为聚焦透镜或者聚焦凹面镜；一衍射光栅，其位于转换透镜透射或反射的光路上，该衍射光栅与转换透镜透射或反射的光路成一预定的夹角；一输出耦合镜，其位于衍射光栅衍射的光路上。本发明的特点是不需改变原激光器的结构，仅在外部增加一个外腔用来提高光束质量。
【专利说明】改善高功率固体激光器光束质量的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光器及激光技术，具体涉及一种改善高功率固体激光器光束质量的
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技术背景
[0002]高功率激光器广泛运用在切割、焊接、钻孔、强化等工业制造领域上，比如汽车加工行业、航空精密制造行业和船舶型材加工行业。要实现高质量、宽范围的激光加工，激光器必须同时满足高功率和高光束质量。目前，世界各国均将研究开发新型高功率、高光束质量的大功率激光器作为一个重要研究方向，以满足要求更高激光功率密度的激光材料加工应用的需求。光束质量体现了激光束的可传输和聚焦能力，决定了激光加工的品质，但高功率激光器的光束质量往往不尽如人意。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供基于光束组合的提高激光器光束质量的装置，本发明的特点是不需改变原激光器的结构，仅在外部增加一个外腔用来提高光束质量。
[0004]本发明提供一种改善高功率固体激光器光束质量的装置，包括: [0005]—激光器，该激光器输出光谱具有一定的宽度，非单频激光器；
[0006]多个反射镜，其位于激光器的光路上，分别接收激光器的光信号，多个反射镜分别与激光器的光路成一预定夹角；反射镜个数为N个，I ^ N ^ 50 ；
[0007]—转换透镜，其位于多个反射镜折射的光路上；所述转换透镜具有聚焦功能，为聚焦透镜或者聚焦凹面镜；
[0008]一衍射光栅，其位于转换透镜透射或反射的光路上，该衍射光栅与转换透镜透射或反射的光路成一预定的夹角；
[0009]—输出稱合镜,其位于衍射光栅衍射的光路上。
[0010]本发明的有益效果是，其是不需改变原激光器的结构，仅在外部增加一个外腔用来提高光束质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明如后，其中:
[0012]图1是本发明中一种改善高功率固体激光器光束质量的装置的示意图。
【具体实施方式】
[0013]请参阅图1所示，本发明提供一种改善高功率固体激光器光束质量的装置，包括:
[0014]一激光器1，所述激光器I为固体激光器；激光器输出光谱具有一定的宽度，非单频激光器。[0015]多个反射镜2，其位于激光器I的光路上，分别接收激光器I的光信号，该多个反射镜2分别与激光器I的光路成一预定夹角，所述多个反射镜2与激光器I光路的夹角为10-80度；反射镜个数为N个，I≤N≤50。
[0016]一转换透镜3，其位于多个反射镜2折射的光路上，所述转换透镜3具有聚焦功能，为聚焦透镜或者聚焦凹面镜；每束子光束的波长由反射镜的位置和光栅方程严格确定。
[0017]转换透 镜3具有汇聚光线的作用，将不同位置的子光束变成不同倾角的子光束入射到光栅上。转换透镜包括透射式和反射式。
[0018]每束子光束的波长由反射镜的位置和光栅方程严格确定。
[0019]一衍射光栅4，其位于转换透镜3透射的光路上，该衍射光栅4与转换透镜3透射(或反射)的光路成一预定的夹角，所述衍射光栅4为体光栅或闪耀光栅，所述衍射光栅4的一级衍射效率为10% 99.99%，所述衍射光栅4与转换透镜3透射(或反射)的光路的夹角为090度；
[0020]衍射光栅4将不同波长、不同入射角的子光束利用其第一级衍射以相同的出射角衍射，以使输出I禹合镜输出的合成光束在近场和远场均保持重叠。衍射光栅控制着从I禹合镜上反射回来的光能准确地注入到各自的反射镜，每个反射镜锁定唯一的波长。
[0021]衍射光栅包括体光栅、闪耀光栅。衍射光栅的一级衍射效率为10% -99.99%。
[0022]一输出耦合镜5，其位于衍射光栅4反射的光路上，所述输出耦合镜5的反射率为
0.01% -99.99%。
[0023]输出耦合镜5作用是形成外谐振腔，该耦合镜反射一部分功率至光栅上，经光栅的二次反射后回到激光器前每个反射镜。确保了返回到每个反射镜均为正确的波长，以完成波长光束组合。
[0024]激光器发出一束激光，包含多个波长。激光束被N个反射镜分为N份，通过转换透镜聚焦到衍射光栅上，衍射光栅将N份激光以近似平行的光束沿一级衍射的方向发射出来，入射到输出耦合镜上。该输出耦合镜反射一部分功率至光栅上，经光栅的二次反射后回到子光束各自的反射镜，再到激光器自身的输出镜，构成一个完整的谐振腔。每个子光束的谐振腔将会锁定一个波长。最后输出较高光束质量的激光。
[0025]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种改善高功率固体激光器光束质量的装置，包括: 一激光器，该激光器输出光谱具有一定的宽度，非单频激光器； 多个反射镜，其位于激光器的光路上，分别接收激光器的光信号，多个反射镜分别与激光器的光路成一预定夹角；反射镜个数为N个，I < N < 50 ; 一转换透镜，其位于多个反射镜折射的光路上；所述转换透镜具有聚焦功能，为聚焦透镜或者聚焦凹面镜； 一衍射光栅，其位于转换透镜透射或反射的光路上，该衍射光栅与转换透镜透射或反射的光路成一预定的夹角； 一输出耦合镜，其位于衍射光栅衍射的光路上。
2.根据权利要求1所述的改善高功率固体激光器光束质量的装置，其中激光器为固体激光器。
3.根据权利要求1所述的改善高功率固体激光器光束质量的装置，其中多个滤滤波器与激光器光路的夹角为10-80度。
4.根据权利要求1所述的改善高功率固体激光器光束质量的装置，其中所述换透镜为透射式和反射式透镜。
5.根据权利要求1所述的改善高功率固体激光器光束质量的装置，其中衍射光栅为体光栅或闪耀光栅。
6.根据权利要求5所述的改善高功率固体激光器光束质量的装置，其中衍射光栅的一级衍射效率为10% -99.99%。
7.根据权利要求1所述的改善高功率固体激光器光束质量的装置，其中衍射光栅与转换透镜透射的光路的夹角为0-90度。
8.根据权利要求1所述的改善高功率固体激光器光束质量的装置，其中输出耦合镜的反射率为 0.01% -99.99%。
【文档编号】H01S3/08GK104009386SQ201410256222
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】杨盈莹, 林学春, 赵亚平, 王宝华 申请人:中国科学院半导体研究所