CN104428962B - 二维多光束稳定器以及组合系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于使用WBC以及WDM技术两者来稳定多个经发射光束并且将其组合到单个系统中的系统和方法。

Description

二维多光束稳定器以及组合系统和方法
相关申请案的交叉引用
本申请案根据35U.S.C.§119主张以下美国临时专利申请案的优先权：2012年2月14日提交的美国序列号61/598,470，该临时专利申请案以全文引用的方式并入本文中。
版权信息
此专利文献的揭示内容的一部分包含受版权保护的材料。版权所有者不反对任何人传真复制所述专利文献或专利揭示内容，因为其会在专利与商标局的专利文件或记录中出现，但保留全部所有版权权利。
技术领域
本实施例总体上涉及激光系统，且更确切地说涉及波长光束组合系统和方法。
背景技术
已经开发了波长光束组合(WBC)以及波分多路复用(WDM)系统以扩大用于多种应用中的单个输出光束(由多个波长组成)的功率。然而，先前的高功率系统的光学架构通常在那些WBC或WDM系统中需要某些光学元件以耐受高的热负载量，这导致系统昂贵且成本高。所需的是替代系统，该替代系统转移热负载且允许使用较低成本的组件，并且实现更简单的制造以及设置。
本文中所描述的本系统以及方法试图将WDM以及WBC技术结合到公共系统中以实现较低热负载、允许较低耐受性的组件并且成为灵活可扩展的高功率和高亮度系统。
以下申请书试图解决所陈述的问题。
发明内容
一种用于稳定多个待发射光束并且将其组合为高亮度多波长光束的系统，该系统包含结合光束组合器系统的稳定器/谐振器系统。
在一个实施例中，变换透镜以及其它光学元件在每个系统之间共用。
在一个实施例中，两个系统都使用衍射光栅。
在一个实施例中，第0级反馈用于使谐振器/稳定器部分中的发射器波长稳定。
附图说明
图1图示了利特罗(Littrow)谐振器。
图2A到2B图示了波长谐振器以及波长组合器系统的示意图。
图3A到3B图示了波长稳定器空腔的一个实施例。
图4A到4B图示了波长组合器的一个实施例。
图5A到5B图示了波长稳定器空腔的一个实施例。
图6A到6B图示了波长组合器的一个实施例。
图7图示了利特曼-梅特卡夫(Littman-Metcalf)外腔系统。
图8A到8B图示了使用反射表面的波长稳定器空腔的一个实施例。
图9A到9B图示了使用反射表面的波长稳定器空腔的另一实施例。
图10A到10B图示了波长组合器的一个实施例。
图11A到11B图示了从光学增益介质的背面向外发射稳定光束的波长稳定器空腔的一个实施例。
图12A到12B图示了使用偏振立方体来发射稳定光束的波长稳定器空腔的一个实施例。
图13A到13B图示了混合波长稳定器/组合器空腔实施例，其中光学元件是共用的。
图14图示了另一混合波长稳定器/组合器空腔实施例，其中色散元件是共用的。
图15图示了常规WBC空腔，其中输出耦合器放置在衍射光栅的第1级上。
图16图示了使用第0级反馈来稳定发射器的混合WBC系统。
具体实施方式
各方面以及各实施例总体上涉及使用波长光束组合技术将激光源按比例缩放至高功率和高亮度的领域。更确切地说，涉及用于增加波长光束组合系统的亮度、稳定性以及有效性的方法。
本文中所描述的实施例包括解决：1)通过在并入有WDM以及WBC技术的公共系统中组合多个发射器来增加输出功率以及亮度。通过本文中所描述的各种实施例以及技术，可以获得稳定、高亮度的多波长输出激光系统。
本文中所描述的方法以及实施例可以沿着慢轴、快轴或其它光束组合维度应用于一维以及二维光束组合系统。出于本申请案的目的，光学元件可以指代重新引导、反射、弯曲或以任何其它方式光学操纵电磁辐射的透镜、反射镜、棱镜及类似者中的任一者。另外，术语“光束”包括电磁辐射。光束发射器包括产生电磁束的任何电磁束产生装置(例如，半导体元件)，但可能是或可能不是自谐振的。这些还包括光纤激光器、盘形激光器、非固态激光器、二极管激光器等等。通常每个发射器由背反射表面、至少一种光学增益介质以及正反射表面组成。光学增益介质指代增加电磁辐射的增益并且不限于电磁波谱的可见、红外(IR)或紫外部分。发射器可以由多个光束发射器组成，例如经配置以发射多个光束的二极管条。
波长光束组合是一种用于按比例缩放来自二极管元件的输出功率以及亮度的行之有效的方法。此处我们揭示了一种用于在公共系统中的并排空间以及波长光束组合的新方法。核心概念由用于二维二极管元件的单谐振器多波长稳定器以及单独的波长组合器构成。本文中所描述的实施例的一个目标以及结果是产生多个唯一波长，所述波长是稳定的并且在多空腔系统中谐振，所述多空腔系统经配置以被组合或重叠到公共光束轮廓中。
波长稳定/波长组合
存在用于使二极管元件波长稳定的若干方法。图1示出了用于使单个辐射发射器102稳定成狭窄且界限分明的波长105的众所周知的利特罗(Littrow)谐振器100。通常，光学架构100由变换光学器件或准直光学器件108以及衍射光栅114构成。变换光学器件108使来自单个发射器102(例如二极管元件)的发射物103准直。通常经发射光束在变换光学器件之后具 有非常长的瑞利长度(Rayleigh range)，因此衍射光栅114的放置并不太重要。通过使发射光束103衍射，从光栅114产生的第一级用作反馈110。在单个发射器102(二极管元件)的背面与衍射光栅114之间形成谐振器。
如所提到，本申请案的一个目的是提供一种用于二维二极管元件的多波长稳定器以及单独的波长组合器。图2A到2B帮助图示了此核心概念。图2A到2B的左侧示出了多波长稳定器谐振器210a。图2A到2B的右侧示出了波长组合器220b。通常任何波长稳定谐振器以及波长组合器的基础是色散元件。出于本发明的目的，我们假设色散仅沿着一个光轴发生，除非另外规定。沿着色散维度(图2A)，多波长稳定器谐振器210a的主要功能是沿着此色散维度稳定每个发射器202(例如，光学增益元件或上文所描述的其它辐射产生元件)以产生具有较窄带宽的唯一且界限分明或不同的波长输出205a。稳定器204可以包括色散元件以及光学元件，该光学元件经配置以获取发射光束203a并且将那些光束中的至少一部分返回到发射器202中，该发射器具有带宽通常较窄的界限分明的或唯一的波长。
沿着非色散维度，(图2B)谐振器210b的主要功能是形成用于二极管或其它光学增益元件202中的每一者的谐振器。波长组合器220a到220b的主要功能是从稳定器谐振器210a到210b中获取二维光束并且产生一维光束。沿着色散轴线200a，组合器222获取多个输入光束205a并且将每一者重叠和/或组合到单个光束轮廓225a中。单个轮廓由沿着至少一个维度重叠的多个唯一波长组成。稳定的唯一波长允许形成此单个轮廓同时维持高亮度水平。沿着非色散轴线200b，诸如远心光学器件的光学元件224接收输入光束205b并且产生相同的输出光束225b而在输出光束质量上具有极小的退化或无退化。总之，两个系统经组合以管理唯一波长稳定以及有效光束组合，从而产生高亮度以及高输出功率的多光束轮廓。
波长稳定空腔
图3示出了用于使用利特罗(Littrow)谐振器的变体来产生多波长稳定元件的一个实施例。该实施例使用啁啾光栅314。在两个维度中都使用了单个远心光学系统306。如图所示，以其最简单形式，使用的远心光学器件306由双透镜共焦结构组成。啁啾光栅314可以是表面光栅或体光栅。在此实施 例中，它仅沿着一个维度300a被啁啾。在色散维度300a以及非色散维度300b两者中，发射器302具有到光栅314上的相同入射角。来自每个发射器的衍射光束308a到308b用作反馈以形成稳定谐振器。由于光栅314被啁啾，因此每个发射器通过在啁啾光栅314与每个发射器的背反射面(未标记)之间形成的谐振器来稳定到唯一且界定的波长。输出光束305a从光栅314的第零级中获得。图3中所揭示的实施例以及以下所描述的其它实施例可以包括其中产生了多个谐振腔的多空腔系统。这些谐振腔可以包括在辐射元件或发射器的一个末端上形成的背面反射器以及正面(未图示)、色散元件(或衍射光栅)、部分或完全反射镜，和/或用于系统中的任何其它反射光学元件的任何组合或单独有效反射性。这些反射光学元件中的一些(例如图3中示出的啁啾光栅)充当多个发射器的公共反射器，其中产生了公共系统。此公共系统是其中部分使用同一反射光学元件以产生其对应的空腔而产生多个谐振腔的系统。因此，稳定通过多个发射器发射的光束中的每一者。图3A到3B中示出的波长稳定系统的输出305a到305b可以是图4中的波长光束组合器的输入。
图5A到5B图示了使用利特罗(Littrow)谐振器的变体以用于使用恒定线密度光栅514来使二维发射器稳定到所需波长的另一波长稳定的色散以及非色散架构。此处沿着色散维度500a使用变换光学器件508。(一个或多个)变换光学器件508的主要功能是将二极管发射器502的唯一近场位置转换成到密度光栅514上的唯一角度。来自光栅514的反馈510a到510b被重新引导回到元件502中，在元件502中谐振器系统由具有唯一波长的发射光束中的每一者形成。图5B示出了沿着非色散维度500b的空腔。此处仅远心光学器件506沿着非色散方向使用以确保将反馈510b重新引导到发射器502中的每一者中，因此稳定了沿着此维度的谐振。如所示出的远心光学器件506由两个柱面透镜组成。输出光束505a到505b是光栅514的第零级色散的结果。输出505a到505b可以用作图6中的波长组合器的输入。
图7示出了用于单个增益元件/发射器702的常规的利特曼-梅特卡夫(Littman-Metcalf)外腔系统700。系统700由单个光学增益元件702、准直或变换光学器件708、色散元件714，以及经定位以接收714的衍射级中的一者的完全反射表面/镜730构成。当反馈710通过反射镜730被重新引导 回到衍射光栅714、穿过708进入到二极管元件702中时，在二极管元件702的背面与反射镜730之间形成了谐振器。此处输出光束725从色散光栅714的第零级中提供。
图8A到8B图示了用于结合反射表面830使二维(2-D)元件802稳定到所需波长的方法。利特曼-梅特卡夫(Littman-Metcalf)空腔700的此变体经配置用于与二维发射器一起使用。沿着色散轴线800a，每个二极管发射器802都具有唯一的入射角。在色散维度而不是在非色散维度中具有焦度的变换光学元件808部分用于帮助产生这些用于发射光束803a中的每一者的唯一入射角。来自衍射光栅814的衍射光束的第一级传播到反射镜830。通过反馈810a到810b在二极管发射器802中的每一者的背面(未标记)与反射镜830之间形成谐振器。由此，沿着色散轴线的每个发射器经稳定以提供唯一且界限分明的波长。沿着非色散轴线800b，仅在此维度中具有焦度的远心光学器件806用于将反馈810b重新引导到发射器802中并且建立沿着此维度的谐振。(一个或多个)远心光学器件806光学传递每个发射器的光束腰并且将其投影到反射镜上，其中所述反射镜充当用于发射器的公共反射器以产生多个谐振腔。输出光束从光栅的第零级中获得。在此配置中，所有光学器件(806、808)都是柱面透镜。应注意，不同级的光可以用于本文所描述的各种实施例中的反馈以及输出并且处于本申请案的范围内。
图9A到9B图示了用于结合反射表面930使2-D元件902稳定到所需波长的另一方法。然而，在此实施例中，远心光学器件906放置在光栅914与反射镜930之间。906仅在非色散维度900b上具有焦度，但可以结合此处在两个维度(900a到900b)上具有焦度的变换光学器件908来使用，以形成用于稳定发射光束903b以及反馈910b以沿着非色散维度900b形成谐振系统的可伸缩式系统。变换光学器件908可以是使光束903a沿着色散维度900a会聚到衍射光栅914上的球面透镜。再次地，反馈910a沿着此维度在发射器902的背面与反射镜930之间提供波长稳定反馈。图9的输出905a到905b以及805a到805b可以用作图10的组合器的输入。
来自上述波长稳定配置中的先前输出光束通常从色散组件或光栅的第零级中获取。输出光束还可以从空腔内(图12A到12B)或从另一面(图11A到11B)获取。
图11A到11B图示了发射稳定光束的波长稳定器空腔的一个实施例，其中输出光束从背面1140获取或发射。发射光束1103穿过远心光学器件1106到达其中发射光束被色散成多级的啁啾光栅1114上，并且反馈1110a到1110b朝向发射器1102传递回去从而形成稳定系统。输出光束1125a到1125b随后从发射器1102的背面1140发射。远心光学器件1106在色散维度1100a以及非色散维度1100b两者中具有焦度。输出1125a到1125b随后可以结合波长组合器系统来使用。
图12A到12B图示了其中直接在空腔内获取输出光束1225a以及1227a的配置。优选的选择取决于许多参数，这些参数中的一者是光栅1214的效率。例如，如果光栅的效率较低，那么从光栅的第零级中获取输出光束可以是优选的。优选地，当针对输出功率进行优化时，来自啁啾光栅1214的有效反馈1210a到1210b与发射器1202的二极管面的反射率相当。如图11中所示的配置对于其中光栅需要经优化以有效地操作的非常稳健的波长锁定可以是优选的。图11A到11B中的配置的主要差异是需要使二极管发射器的两个面都是可接近的。如图12中所示的空腔内引出可以是用于多个输出光束的优选方法。输出1227a可以是其中具有极少的光或功率的级并且在一些实施例中被重新引导至光束捕集器。在其它实施例中，还预期使用反射表面和/或另外的光学元件来重新引导输出光束的再循环系统。通过使用偏振或分束器光学元件(例如偏振立方体)，输出1225a开始将大部分光从系统中发送出，同时将较小百分比的光传递到啁啾光栅1214上，以便将光色散成唯一的波长并且将稳定反馈发送到发射器1202中。
波长组合器
图4示出了经配置以接收来自图3A到3B中示出的波长稳定器配置的输出305a到305b的波长以及空间光束组合器。沿着色散维度400a，(一个或多个)变换光学器件406以及光栅414将输出/输入305a组合成如图4A中所图示的单个光束。沿着非色散轴线400b(图4B)，由柱面光学器件组成的远心光学器件406帮助再现与来自图3A到3B中的谐振器相同的入射角。由此，理想地，光学器件将保持输入光束305b的质量。由此产生的任何偏差通常导致光束质量的退化。这些偏差包括变换光学器件与光栅组合的非理 想匹配、将光栅定位在除其中主光线重叠之外的其它地方/位置，以及沿着非色散轴线的非远心光学器件。应注意，在此配置中，(一个或多个)变换光学器件408沿着色散400a维度具有焦度以引导305a朝向414会聚。远心光学器件406类似地仅在非色散维度400b上具有焦度。输出425随后由沿着色散维度400a的经组合的多个波长光束425a组成，同时沿着非色散维度的输出425b维持来自2-D轮廓中的发射光束的原始阵列或数目。
图6示出了经配置以接收来自图5A到5B中示出的波长稳定器配置的输出505a到505b的光束组合器。沿着色散维度/轴线600a的光学元件包括准直器608a、变换光学器件608b以及光栅614。准直器608a经配置以使来自输入505a中的主光线准直并且与变换光学器件608b一起使用以使光束会聚或重叠到光栅614上。两个光学元件以及光栅的组合可以经选择以匹配二极管元件的波长带宽。沿着非色散维度600b，所有主光线都是平行的。由柱面光学器件组成的柱面望远镜606再次帮助再现与图5A到5B中的谐振器相同的入射角并且保持输入光束505b的质量。如图6中所示，存在四个柱面透镜(608a到608b、606)。这些透镜中的一些可以组合成单个球面透镜，使得透镜执行与刚才描述的相同的功能。例如，两个球面透镜可以取代4个柱面透镜，其中输出光束625a到625b将仍是相同的。
图10示出了用于与图8A到9B中示出的谐振器配置一起使用的空间以及波长组合器实施方案。沿着色散轴线1000a，光学元件由主光线准直器1004以及变换光学器件1008构成。准直器从在光栅(814、914)处的输入(805a、905a)获取经重叠的主光线并且使这些主光线平行。变换光学器件1008随后将所有主光线空间重叠到光栅1014上。由此，仅存在一个沿着此维度的经组合输出光束1025a。沿着非色散轴线1000b，单透镜主光线准直器1006是905b所需的全部元件。将需要用于805b的经稍微修改的系统。这些光学元件中的每一者都是柱面光学器件。然而，实际上，一些柱面光学器件可以经替换/组合以形成球面光学器件。
混合系统
图13A到13B图示了波长稳定器以及组合器的混合型式，其中用于谐振器以及组合器的光学器件是共用的。变换光学器件1308将发射光束1303a 的所有近场位置转换成沿着色散维度1300a的角度。反射镜1330以及第一光栅1314的组合通过发送反馈1310a以产生唯一波长来使增益元件1302稳定。波长组合器光栅1344放置在其中所有发射光束重叠的位置处。因此，单个输出光束1325a沿着色散/组合维度1300a产生。沿着非色散维度1300b的远心光学器件1306将发射光束1303b的图像引导到反射镜1330以及组合器光栅1344上。
在大部分系统中衍射光栅的效率通常取决于激光的偏振。使用插入在光栅与源之间的波片是一种用于匹配偏振的方法。当二极管条或其它不对称光束用作发射源时，这是特别有用的。因此，通过使用此技术，约90％的光被衍射成第一级并且10％的光被衍射成第0级且被浪费。替代地，在没有波片的情况下，约10％的光被衍射成第一级并且剩余的光变成第零级。
图14图示了另一混合型式波长组合器以及稳定器系统。在混合波长稳定器/组合器1400中，波片1417定位在光栅1414与第二反射表面1431之间。发射器1402发射光束，该光束通过变换光学器件1408重叠到衍射光栅1414上，其中在一些配置中，大致90％的光被衍射成第0级并且朝向第二反射表面1431透射，而剩余的10％的光被衍射成第1级并且被引导朝向第一反射表面1430。应注意，通过光栅所衍射以及透射的光的量可以改变。例如，一些光栅允许第1级的90％的光透射通过光栅(如果偏振被对准)，其它的允许高达95％并且甚至高达99％的光透射通过光栅。然而，具有较高光容许百分比(所述光在单个级中透射)的光栅制造以及购买起来非常困难且昂贵。
来自第一反射表面1430的反馈1410被引导回到衍射光栅1414上，其中大部分(来自1430的作为源的第0级)作为输出1425透射为经组合的多波长光束。另一较小部分(来自1430中的作为源的第1级)被重新引导回到发射器1402中并且用于基于将每个光束引导到光栅1414上的角度来稳定具有唯一波长的发射器。类似于本文中所描述的其它实施例，远心光学器件1406沿着非色散方向(未图示)用于稳定在该维度中的发射器。
从发射器1402中透射成朝向第二反射表面1431的第0级的90％的原始光1405利用光学元件1418进行准直。1405随后穿过四分之一波片1417并且作为反馈1412通过第二反射表面1431反射回到光栅1414，其中光束现 在被偏振另一四分之一并且变得与朝向1431引导的原始第0级(1405)正交。光学元件1418现在使返回的光束1412重叠到光栅1414上，其中大部分光透射以作为输出1425并且较小的偏振部分被引导回到发射器1402中。此经偏振反馈不影响发射器1402的稳定并且在一些情况下具有可忽略的量并且被重新吸收为系统中的热量。远心光学器件1416在系统的组合器部分中执行与1406在系统的稳定部分中的功能类似的功能，两者沿着非色散维度都具有焦度。因此，输出光束1425是形成多波长稳定输出的组合反馈1410以及1410。在此系统中，稳定器/谐振器部分由光学元件1406、1408、1414以及1430组成，而组合器部分由光学元件1414、1416、1417、1418以及1431组成，其中1414是每个部分之间共用的。
如上文所示出并且在其它WBC架构系统中，来自光栅的色散光的第1级用于稳定发射器。图15示出了3透镜、一维WBC谐振器系统1500。如图所示，在图15中，存在从光栅1514中色散的三组光束(1525、1526以及1527)。在此实施例中，存在两个第0级(1526、1527)以及一个第一级(1525)光束。第一级光束是输出光束1525并且是最亮的。变换光学器件1508使发射光束1503重叠到光栅1514上，由此产生三组衍射光束1525、1526以及1527。部分反射输出耦合器1520用于将第1级光束中的一些重新引导回到发射器1502中并且使系统波长稳定。远焦可伸缩式系统1506a到1506b与任选的狭缝1509一起使用以帮助减少串扰。1526以及1527通常需要光束捕集器。
图16图示了在根本上与先前的实施例不同的WBC架构混合系统，其中代替使用第一级光束(1625)来使发射器1602波长稳定，使用作为反馈1612通过第一反射镜1631反射的第0级光束1627。在此新实施方案中，通过使用第0级来稳定发射器1602，克服了与第1级空腔相关联的许多限制。这些限制是：较高效率的空腔、更易于在高功率处对准光学器件，以及更易于设计光束成形光学器件。1600可以被修改并且应用于所有WBC空腔(一维以及二维激光器/放大器元件的一维以及二维WBC)。
将1600与图15中示出的1500进行对比，实施例1600包含第一变换透镜/远焦望远镜1608、衍射光栅1614、第二变换透镜/远焦望远镜1618、第一反射镜1631、扩展光学元件/系统1606a到1606b、任选的狭缝1609，以 及第二反射镜1630。输出光束1625从光栅1614的第1衍射级中获取。所有发射光束1603通过第一变换透镜1608重叠到衍射光栅1614上。第0级1627光束(示出为透射通过光栅)被1618截断。1608以及1618形成远焦望远镜系统。发射器1602在1608的焦平面处并且第一反射镜1631在1618的焦平面处。两个透镜(1608、1618)之间的间距是其对应焦距的总和。因此，由此发射器1602的实像在第一反射镜1631处形成。
当图像作为反馈1612从第一反射镜1631反射出时，它们第二次穿过1618。现在1618充当用于反馈1612(元件的实像)的变换透镜并且使光束重叠到衍射光栅1614上。反馈1612的一部分现在作为波长稳定反馈被重新引导到发射器1602中，而另一部分被朝向第二反射镜1630引导，或在角度上与第1级经衍射光束1603相反。扩展/收缩光学系统1606a到1606b用于减少串扰并且可以与任选的狭缝1609一起使用。光学元件1606a:1606b之间的焦距比可以在1:10、1:25或1:100的范围内。1626作为反馈1610通过第二反射镜1630反射，其中大部分被朝向第一反射镜1631重新引导并且一部分透射以作为输出1625，该输出由透射的1610以及1603的第1级衍射光组成。此类型的系统的一个优点是大部分光得到再循环以及再利用，同时不需要光束捕集器。
在本文中所描述的许多实施例中，辐射元件或发射器的二维阵列通过远心光学系统的使用沿着非色散方向被稳定，而第二远心光学系统用于多光束高亮度输出激光系统的波长光束组合器侧中。沿着色散维度以及组合维度，本文中已经论述了实施例，这些实施例使用诸如衍射光栅的单个色散元件来1)辅助稳定沿着色散方向的唯一波长以及沿着光束组合维度的另一色散元件2)使唯一光束中的每一者重叠到单个多光束输出轮廓中。然而，如所论述以及示出，使用公共色散元件以进行如下操作的系统(被称作混合系统)仅需要单个光栅：1)稳定唯一波长并且2)稍后在第二步骤中沿着同一公共色散元件或光栅组合所述唯一波长。
以上描述仅是说明性的。已经如此描述了包括优选实施例的本发明的至少一个实施例的若干方面，但应了解，所属领域的技术人员将容易想到各种更改、修改以及改进。此类更改、修改以及改进意图作为本发明的一部分，并且意图在本发明的精神和范围内。因此，前文描述和图示仅作为实例。

Claims (20)

1.一种多光束稳定及组合系统，其包含：
具有色散以及非色散维度的二维波长稳定器，其包含：
每个均发射光束的光束发射器的阵列，
第一色散元件，以及
远心光学器件，所述远心光学器件沿着所述非色散维度定位并且具有焦度以使所发射光束成像到第一色散元件上，
其中所述第一色散元件(i)将所发射光束的一部分反射回到每个光束发射器中，由此为每个光束发射器形成谐振器，所述谐振器将由每个光束发射器发射的光束稳定至特定波长，并且(ii)透射色散光束的一部分，每个透射的部分具有由与其相关的光束发射器发射的特定波长；以及
具有色散以及非色散维度的波长组合器，其包含：
与第一色散元件不同的组合光学元件，所述组合光学元件经布置以接收色散光束并且使得该光束沿着光束组合维度会聚，以及
第二色散元件，所述第二色散元件沿着光束组合维度定位以接收多个会聚的光束并且透射该光束以作为从所述光束发射器的阵列离开的多波长输出。
2.根据权利要求1所述的多光束稳定及组合系统，其中所述波长稳定器包括变换光学器件，所述变换光学器件经配置以使得沿着所述色散维度的发射光束朝向所述第一色散元件会聚。
3.根据权利要求1所述的多光束稳定及组合系统，其中所述第一色散元件是啁啾光栅。
4.根据权利要求1所述的多光束稳定及组合系统，其中所述波长组合器包括第二远心光学系统，所述第二远心光学系统沿着所述非色散维度具有光学焦度并且经定位以接收来自所述第一色散元件的透射光束并使所述透射光束成像到所述第二色散元件上。
5.一种多光束稳定及组合系统，其包含：
具有色散以及非色散维度的二维波长稳定器，其包含：
每个均发射光束的光束发射器的阵列，
至少一个变换光学元件，所述至少一个变换光学元件在所述色散维度中具有焦度并且经放置以接收光束并且使得所述光束会聚，
第一色散元件，所述第一色散元件经放置以接收来自所述变换光学元件的会聚光束并且将该光束色散成至少两级，其中所述级中的一者被透射，以及
反射表面，所述反射表面经配置以接收非透射级、将该非透射级反射回到所述第一色散元件上、穿过所述变换光学元件并且进入到所述发射器中的每一者中，其中在反射镜与所述发射器中的每一者的背面之间形成谐振器以将由每个光束发射器发射的光束稳定至特定波长；以及
具有色散以及非色散维度的波长组合器，其包含：
与第一色散元件不同的组合光学元件，所述组合光学元件经布置以接收经透射的光束级并且使得经透射光束沿着光束组合维度会聚，以及
第二色散元件，所述第二色散元件沿着光束组合维度定位以接收所述会聚光束并且透射所述光束以作为从所述光束发射器的阵列离开的多波长输出。
6.根据权利要求5所述的多光束稳定及组合系统，其中所述波长稳定器包括远心光学元件，所述远心光学元件在所述非色散维度上具有焦度并且被放置在所述发射器与第一色散元件之间。
7.根据权利要求5所述的多光束稳定及组合系统，其中所述第一色散元件是透射光栅。
8.根据权利要求5所述的多光束稳定及组合系统，其中波长组合器包括沿着所述色散维度具有光学焦度的准直光学元件，其中所述准直光学元件被定位以接收透射光束、使所述光束准直并且将这些光束透射到所述组合光学元件上。
9.根据权利要求5所述的多光束稳定及组合系统，其中波长组合器包括：成像光学元件，所述成像光学元件沿着所述非色散维度具有焦度，并且经定位以接收透射光束以形成到所述第二色散元件上的沿着所述非色散维度的所述发射器的阵列的图像。
10.一种多光束稳定及组合系统，其包含：
具有色散以及非色散维度的二维波长稳定器，其包含：
每个均发射光束的光束发射器的阵列，其中每个发射器具有正面以及部分反射的背面，
第一散射元件，以及
远心光学器件，所述远心光学器件定位成沿着所述色散以及非色散维度具有焦度，以使来自所述正面的发射光束成像到第一色散元件上，
其中所述第一色散元件将所述发射光束反射回到每个光束发射器中，每个发射器的背面将光束的一部分透射通过所述第一散射元件，由此在所述第一色散元件与每个发射器的所述背面之间形成谐振器，所述谐振器将由每个光束发射器发射的光束稳定至特定波长；以及
具有色散以及非色散维度的波长组合器，其包含：
组合光学元件，所述组合光学元件经布置以接收来自每个发射器的所述背面的透射的色散光束并且使该光束沿着色散维度会聚，
第二色散元件，所述第二色散元件沿着色散维度定位以接收多个会聚光束并且透射该光束以作为从所述光束发射器的阵列离开的组合的多波长输出。
11.一种多光束稳定及组合系统，其包含：
具有色散以及非色散维度的二维波长稳定器，其包含：
每个均发射光束的光束发射器的阵列，
偏振光学元件，所述偏振光学元件经配置以重新引导发射光束的一部分并且透射该光束的另一部分，
第一色散元件，以及
远心光学器件，所述远心光学器件沿着所述色散以及非色散维度具有光学焦度并且被定位在所述偏振光学元件之后以使来自所述发射器的透射光束成像到第一色散元件上，并且其中所述第一色散元件将该光束反射回到每个发射器中，由此在所述第一色散元件与每个发射器的背面之间形成谐振器，所述谐振器将由每个光束发射器发射的光束稳定至特定波长；以及
具有色散以及非色散维度的波长组合器，其包含：
与第一色散元件不同的组合光学元件，所述组合光学元件经布置以从所述偏振光学元件接收色散光束并且使得该光束沿着光束组合维度会聚，
第二色散元件，所述第二色散元件沿着光束组合维度定位以接收多个会聚光束并且透射该光束以作为从所述光束发射器的阵列离开的多波长输出。
12.一种稳定并且组合二维的发射器阵列的方法，每个发射器发射光束，所述方法包含以下步骤：
形成稳定器空腔，其中每个发射器形成具有外部反射表面的谐振器以将由每个发射器发射的光束稳定至特定波长，其中所述发射器阵列的每个发射光束被引入到在发射器阵列和外部反射表面之间设置在所述谐振器内的色散元件；
将所述稳定器的光束从所述色散元件透射到包含至少一个组合光学元件的波长组合器中；以及
沿着一个维度组合所述光束以形成从所述发射器的阵列透射离开的多波长光束输出。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述波长组合器进一步包含第二色散元件。
14.一种多光束稳定及组合系统，其包含：
具有色散以及非色散维度的二维波长稳定器，其包含：
每个均发射光束的光束发射器的阵列，
至少一个光学元件，所述光学元件在所述色散维度中具有焦度并且经放置以接收并会聚每个光束，并且随后透射会聚光束，
第一色散元件，所述第一色散元件经放置以接收来自所述光学元件的所述会聚光束并且将该光束色散成至少两级，其中所述级中的一者被透射为会聚的光束级，以及
反射表面，所述反射表面经配置以接收非透射级、将该非透射级反射回到所述第一色散元件上、穿过所述至少一个光学元件并且进入到所述光束发射器中的每一者中，其中在反射镜与所述发射器中的每一者的背面之间形成谐振器，所述谐振器将由每个光束发射器发射的光束稳定至特定波长；以及
具有色散以及非色散维度的波长组合器，其包含：
不同于第一色散元件的第二色散元件，所述第二色散元件沿着光束组合维度定位以接收多个会聚光束并且透射该光束以作为从所述光束发射器的阵列透射离开的多波长输出。
15.一种多光束稳定及组合系统，其包含：
每个均发射光束的光束发射器的阵列；
中心色散元件，所述中心色散元件经配置以将发射光束色散成至少第0级以及第1级；
第一变换透镜，所述第一变换透镜定位在所述色散元件与所述光束发射器之间，其中所述第一变换透镜沿着组合维度具有焦度以接收所述发射光束并且使所述发射光束会聚到所述色散元件上；
第一反射表面；
第二变换透镜，所述第二变换透镜定位在所述色散元件之后所述第一变换透镜以及第二变换透镜的组合焦距的距离，其中所述第二变换透镜接收第0色散级、使所述第0级准直并且朝向第一反射表面透射第0级光束；
四分之一波片，所述四分之一波片定位在所述第二变换透镜与所述反射表面之间，所述四分之一波片经配置以使传播通过其的光束每次旋转四分之一；以及
第二反射表面，所述第二反射表面经定位以接收所述第1级并且将其作为反馈反射到所述色散元件上并且反射入所述发射器中的每一者中，其中在每个发射器的背面与所述第二反射表面之间形成谐振器，所述谐振器将由每个光束发射器发射的光束稳定至特定波长，
其中所述色散元件将由第二反射表面反射的第1级光束的部分作为多波长输出光束从所述光束发射器的阵列透射离开，所述多波长输出光束还包括由所述第一反射表面反射回所述色散元件的光的至少一部分。
16.根据权利要求15所述的多光束稳定及组合系统，其进一步包括可伸缩式光学器件，所述可伸缩式光学器件沿着非色散维度具有焦度并且定位在所述发射器与色散元件之间。
17.一种多光束稳定及组合系统，其包含：
每个均发射光束的光束发射器的阵列；
色散元件；
第一变换透镜，所述第一变换透镜经定位以接收发射光束并且使得每个光束重叠到色散元件上，其中产生发散的第0级以及第1级光束；
第一反射表面；以及
第二变换透镜，所述第二变换透镜经配置以接收所述第0级光束、使所述第0级光束准直并且将其透射到第一反射表面上，其中所述第一反射表面将准直的第0级光束作为反馈重新引导至所述第二变换透镜，所述第二变换透镜随后使得所述反馈会聚到所述色散元件上，其中(i)将所述反馈的一部分引导到所述发射器中以作为波长稳定反馈由此将由每个光束发射器发射的光束稳定至特定波长，并且(ii)朝向第二反射表面引导第二部分，其中将来自所述第二反射表面的反馈的第三部分反向朝向所述第一反射表面引导并且将来自所述第二反射表面的反馈的第四部分通过所述色散元件透射；
其中将来自所述第二反射表面的所述反馈的第四部分与由色散元件生成的第1级光束组合以形成从所述光束发射器的阵列透射离开的多波长输出光束。
18.根据权利要求17所述的多光束稳定及组合系统，其进一步包含扩展光学器件，所述扩展光学器件定位在所述色散元件与所述第二反射表面之间。
19.根据权利要求18所述的多光束稳定及组合系统，其中所述扩展光学器件包括具有在1:10的范围内的焦距比的至少两个透镜。
20.根据权利要求17所述的多光束稳定及组合系统，其中通过所述色散元件衍射的所述第1级光束是沿着至少一个维度的组合多波长稳定光束。
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