一种基于量子级联激光器的合束系统的制作方法

本发明属于激光应用的技术领域，具体涉及一种基于量子级联激光器的合束系统。

背景技术：

目前，能够产生中红外3～5μm波段的光源主要包括自由电子激光器，气体激光器，远红外脉冲co2激光器倍频激光器，固体拉曼激光器，固体光参量振荡激光器，掺杂光纤激光器，中红外超连续谱光源和量子级联激光器等。

自由电子激光器，气体激光器，化学激光器，co2倍频激光器，自身体积重量较大。固体拉曼，超连续谱，技术不够成熟。固体光参量振荡激光器技术成熟，但受限于体积重量，实用中有难度。

量子级联激光器技术相对成熟，量子级联激光器具有体积小、重量轻、可直接调制、电光转换效率高、高可靠性等优点。在国防领域中具有重要应用。但是目前单个量子级联激光器输出功率相对较小，无法满足相关领域的应用。通过多路合束的方法是实现高功率激光输出的有效途径。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种基于量子级联激光器的合束系统，能够通过多路几何拼束和偏振合束的方法，实现多路中红外量子级联激光器的合束，获取高功率激光输出。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于量子级联激光器的合束系统，包括两组量子级联激光器组、两组导光装置组、偏振转换器和偏振合束器；每组量子级联激光器组包括多个量子级联激光器，所有量子级联激光器输出激光的波长一致，两组激光器输出激光偏振方向相差90°，每组导光装置组包括多个反射镜，量子级联激光器与反射镜一一对应；

一组量子级联激光器组发射的激光光束通过反射镜反射后形成激光阵列，该激光阵列通过偏振转换器后偏振方向旋转90°，然后由偏振合束器透射，另一组量子级联激光器组发射的激光光束通过反射镜反射后形成激光阵列，该激光阵列通过偏振合束器透射后与第一组激光阵列合束实现同向传输。

进一步地，所述激光阵列为一字形、矩形或方形。

进一步地，所述合束系统还包括外壳和激光窗口，激光窗口设置在外壳上，两组量子级联激光器组、两组导光装置组、偏振转换器和偏振合束器均置于外壳内部，合束激光通过激光窗口输出。

进一步地，所述外壳为紫铜镀金材料。

进一步地，量子级联激光器输出激光为中波红外激光，具体谱段为：3.0μm～5.0μm。

有益效果：

本发明采用反射镜实现多束激光几何拼束，采用偏振转换器实现其中一组几何拼束激光偏振方向90度旋转，采用偏振合束器实现两束几何拼束激光合束，从而实现高精度、高效率的多路激光合束。

本发明合束系统的外壳能够实现防尘和辅助散热功能。

附图说明

图1为本发明系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种基于量子级联激光器的合束系统，具体参见图1，包括两组量子级联激光器组、两组导光装置组、偏振转换器和偏振合束器；每组量子级联激光器组包括多个量子级联激光器，所有量子级联激光器输出激光的波长一致，本发明实施例中，所有量子级联激光器输出激光波长为4.6μm，谱线宽度为约200nm，具备脉冲和连续输出能力，输出功率约0.5w，输出激光光束口径为4mm，发散角为3mrad。采用的激光电源可实现脉冲和连续两种模式输出。第一组的4个量子级联激光器输出激光的偏振方向一致，第二组的4个量子级联激光器输出激光的偏振方向也一致，两组激光器输出激光偏振方向相差90°，每组导光装置组包括4个反射镜，量子级联激光器与反射镜一一对应，本实施例为了系统结构紧凑，每组均增加一个大反射镜，将几何拼束后的激光阵列反射至偏振转换器和偏振合束器中。

第一组4个量子级联激光器组发射的激光光束通过4个反射镜反射后形成2×2的方阵激光阵列，该激光阵列再通过大反射镜导入偏振转换器后偏振方向旋转90°，然后由偏振合束器透射，另一组4个量子级联激光器组发射的激光光束通过4个反射镜反射后形成2×2的方阵激光阵列，该激光阵列再通过大反射镜导入偏振合束器透射后与上述激光阵列合束实现同向传输，输出8路激光合束的激光，最终输出激光光斑的分布是2×2的方阵。

所述激光阵列可以为一字形、矩形或方形，只要激光阵列小于偏振合束器和偏振转换器的通光口即可。

所述合束系统还包括外壳和激光窗口，激光窗口设置在外壳上，两组量子级联激光器组、两组导光装置组、偏振转换器和偏振合束器均置于外壳内部，合束激光通过激光窗口输出。

本实施例的导光装置为反射镜，每组包括4个小反射镜和1个大反射镜，4个小反射镜阶梯错位排列，能够实现4路激光的几何拼束，获得2×2的方阵排布。反射镜通过胶粘在底座上，通过离线调试固定。

本实施例的偏振方向转换器能够实现中红外激光偏振方向旋转90度，转换效率不小于97％。

本实施例的偏振合束镜为镀膜的偏振器，能够实现中红外激光的两个偏振方向的激光分别透射和反射，实现两路激光合束，合束效率不小于85％。

本实施例的激光窗口为镀膜的透射镜，能够实现中波红外激光透射，透射率不小于97％。

本实施例的激光器外壳为紫铜镀金材料的外壳，能够实现防尘和辅助散热功能。

本发明合束的激光谱段为中波红外，具体谱段为：3.0μm～5.0μm；

本实施例以8路中红外量子级联激光器合束为例，介绍了几何拼束和偏振合束方法。本方案具有扩展性，能够满足更多路中红外量子级联激光器的合束的需要，实现更高功率的激光输出

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种基于量子级联激光器的合束系统，包括两组量子级联激光器组、两组导光装置组、偏振转换器和偏振合束器；每组量子级联激光器组包括多个量子级联激光器，所有激光器输出激光的波长一致，两组激光器输出激光偏振方向相差90°，每组导光装置组包括多个反射镜，量子级联激光器与反射镜一一对应；一组量子级联激光器组发射的激光光束通过反射镜反射后形成激光阵列，该激光阵列通过偏振转换器后偏振方向旋转90°，然后由偏振合束器透射，另一组量子级联激光器组发射的激光光束通过反射镜反射后形成激光阵列，该激光阵列通过偏振合束器透射后与第一组激光阵列合束实现同向传输，本发明实现多路中红外激光的合束，获取高功率激光输出。

技术研发人员：李森森;吴凡;周冠军;安朝卫;蔡军;闫秀生
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十三研究所
技术研发日：2018.12.05
技术公布日：2019.02.15