CN100373712C - 激光束组束复合平板腔 - Google Patents
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Abstract
一种用于激光束组束的复合平板腔，是指将两块平面反射镜平行放置，构成一个平板腔；并且在该平板腔内轴线上放置两块与腔轴线的夹角为45°的全同平玻璃板，并且每块玻璃板的一面镀半透膜，另一面镀增透膜；将两激光束准直成横截面积近似相等的两束光，沿腔轴的垂线方向分别投射到镀有半透膜的两块平玻璃板上，两激光束必须处于同一平面内，保证两激光束在平板腔中同一光路中进行多次反射和透射，产生强的耦合，从而获得相干输出。本发明结构简单，不需要使用空间滤波器，便于扩展成大量激光束的相干合成，产生高功率相干输出。
Description
技术领域
本发明涉及激光器，特别涉及一种用于激光束组束的激光束组束的复合平板腔。
背景技术
随着现在工业、军事、通讯等领域对激光束要求的提高，即要求激光束的功率增加同时还要保证好的光束质量。利用激光束的相干合成技术是解决这些高要求的有效途径，尤其是外腔相干组束技术能够获得好的相干输出。现有技术中，所设计的外腔通常采用空间滤波器，需要透镜进行傅里叶变换，对输入激光束的位置也有严格要求，参见在先技术[Appl.Phys.Lett.Vol：85(21)，4837-4839，2004；IEEE J.QuantumElectron.Vol.27：1582-1593，1991]，以上两种外腔能将光纤阵列的输出激光进行相干耦合，但光路复杂，滤波器的制作要求很高，每个光学元件之间的距离和输入光束之间的距离和排列方式也需要严格控制，整个系统的稳定性也不高，实现起来较困难，另由于光束在谐振腔中往返时多次经过各个元件的表面，光能损失大，不利于整个系统功率的提高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述在先技术的不足，提供一种用于激光束组束的激光束组束复合平板腔，以简化结构，提高系统稳定性和输出功率；克服使用滤波器的限制和输入激光束位置的限制。
本发明的技术解决方案如下：
一种用于激光束组束的激光束组束复合平板腔，它包括由两块平面反射镜平行放置构成的平板腔，其特点是所述的两平面反射镜的腔内侧面都镀有与工作波长相对应的高反膜，根据需要进行组束的激光束的数量N，在腔内放置N块全同平板玻璃，该N块全同平板玻璃的平面与所述的平板腔的轴线均成45°夹角放置，该N块全同平板玻璃的一面都镀有与工作波长相应的具有反射率相等的半透膜，另一面都镀有与工作波长相对应的增透膜，N束激光束处于同一平面内并沿所述的平板腔轴线的垂线方向分别投射到所述的N块全同平板玻璃上，以获得相干激光输出。
所述的N束激光束的光束横截面积近似相等。
当N束横截面积近似相等的激光束在同一平面内沿所述的平板腔轴线的垂线方向分别投射到所述的N块全同平玻璃上时，该N束激光束在腔内的同一光路中进行多次反射和透射产生强的耦合，系统获得相干输出。
所述的两块镀有半透膜的平玻璃板镀的对应与工作波长的半透膜的反射率一定要相等，经过理论计算这样能保证每束激光相互间的耦合大于自身的反馈，有利于相干。
本发明与在先技术相比有很多明显的优点：腔的结构简单，光路不复杂，便于调节，不需要使用在先技术中高要求的滤波器，也不需要对激光束之间的相对位置和排列方式的严格要求，本发明尤其可以实现多光束的相干组束非常简单，仅仅增加相应的镀有半透膜的全同平玻璃的数量即可。
附图说明
图l为本发明用于激光束组束的复合平板腔实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
先请参阅图1，图1为本发明激光束组束的复合平板腔实施例的结构示意图。该实施例是一2激光束的激光束组束的复合平板腔，由图可见，本发明用于激光束组束的复合平板腔，用两块平面反射镜5和6平行放置构成一平板腔，所述的平面反射镜在腔内侧面均镀有与工作波长对应的高反膜51和61，在腔内放置两块全同平板玻璃3和4，所述的两全同平板玻璃3和4的平面与腔的轴线成45°夹角，并且其中一面镀与工作波长对应的半透膜31和41，另一面镀与工作波长对应的增透膜32和42，在同一平面内的两激光束1和2在平板腔的侧面沿腔轴线的垂线方向投射到所述的全同平板玻璃的3和4上，这样就能保证它们在腔内同一光路上来回反射和透射，并且两激光束1和21和2的横截面积近似相等，这样两激光束在腔内多次反射并经半透膜31和41的多次反射和透射，实现强的耦合，从而整个系统就能获得相干输出7和8。
下面是两个具体的实施例：
实例1：
对两个二极管抽运的掺Yb的双包层光纤激光器的输出光束进行组束，这种激光器的输出的中心波长在1080nm左右，但不稳定。我们采用两个平面反射镜按照图l所示平行放置构成平板腔，腔内侧面都镀上中心波长在1080nm的高反膜，同样按照图1在腔内轴线上放置两块全同平板玻璃，其中一面镀上对1080nm波长反射率为30％的半透膜，另一面镀对1080nm的增透膜，然后我们将两个掺Yb的双包层光纤激光器的输出光束准直成直径为3mm的光束，按照图1从平板腔的侧面沿腔轴线的垂线方向分别投射到两块镀有半透膜的全同平板玻璃上，同时保证所述的这两束激光位于同一平面内，这样两激光束在腔内经过多次反射和透射就能产生强的耦合，确保了每个激光器都有部分光进入另一个激光器，使两个激光器同步振荡运行，最后系统就能获得稳定的中心波长为1080nm的相干激光输出。
实例2：
对两个带尾纤的中心波长在875nm的半导体激光器的输出光束的组束。复合平板腔的结构和工作原理与实例1完全相同，所不同的所用腔片上镀膜所对应的波长改成875nm就行，同样将两半导体激光器的输出光束准直成3mm的光束按照图1从平板腔的侧面沿腔轴线的垂线方向分别投射到两块镀有半透膜的平玻璃板上，最后系统获得稳定的875nm的相干激光输出。
综上所述，本发明采用了两个平面反射镜5和6构成一个平板腔，中间放置与腔轴成45°夹角的两块全同平玻璃板3和4，所述的全同平玻璃板3和4上镀半透膜(31和41)和增透膜(32和42)就能实现两束激光的相干耦合。在本发明中避免了单独使用空间滤波器，克服了对激光束的间距和排列方式的严格要求，并且光路简单，从而提高了系统的稳定性和可实用性。
同时本发明还可以对大量激光束的实现相干组束，仅仅是在腔内放置与激光束数目相等平玻璃板，所有的平玻璃板镀膜和放置方式与3和4相同就行，非常利于提高系统相干输出的功率。
Claims (3)
1.一种用于激光束组束的激光束组束复合平板腔，它包括由两块平面反射镜平行放置构成一个平板腔，其特征在于所述的两平面反射镜的腔内侧面都镀有与工作波长相对应的高反膜，根据需要进行组束的激光束的数量N，该N为≥2的正整数，在腔内放置N块全同平板玻璃板，该N块全同平板玻璃的平面与所述的平板腔的轴线均成45°夹角放置，该N块全同平板玻璃的一面都镀有与工作波长相应的具有反射率相等的半透膜，另一面镀有与工作波长相对应的增透膜，N束激光束处于同一平面内并沿所述的平板腔轴线的垂线方向分别投射到所述的N块平板玻璃板上，以获得相干激光输出。
2.根据权利要求1所述的激光束组束复合平板腔，其特征在于所述的N束激光束的光束横截面积近似相等。
3.根据权利要求1所述的激光束组束复合平板腔，其特征在于所述的N＝2。
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