CN100561296C - 激光互注入组束耦合器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于激光束组束的激光互注入组束耦合器。本发明的技术解决方案为：本发明为一种激光互注入组束耦合器，该耦合器包括平面反射镜和成对的玻璃平板，每对玻璃平板与平面反射镜均成45°夹角，沿平面反射镜轴线对称设置。本发明具有结构紧凑、光路简单、稳定性高、可实现高效率组束、高功率输出的优点，是大量激光束组束的较好选择。
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互注入组束耦合器。
背景技术
高功率激光可广泛应于金属焊接、切割、医疗器械的精密加工、精密打孔、激光雷达等，现代国防、工业、医疗、光纤通信等领域对高功率、高光束质量的激光器有很大需求。但大幅度提高单台激光器的输出功率会受到大功率泵浦源、热处理、光束质量等问题的限制。为得到高功率激光，实际工作中通常采用相干或非相干办法进行光束组束。相干组束是通过精确控制光束波长、相位、偏振实现的，相干组束可获得较高的峰值功率；非相干组束是通过偏振或波长叠加的方式将两束或多束激光在空间中叠加。非相干组束的峰值功率虽然没有相干组束大，但可实现与相干组束相同的平均功率和与单根光束相同的光束质量。
现有外腔相干组束技术通常是在外腔中加滤波器，通过傅立叶变换透镜实现不同光束的关联，该技术对滤波器制作要求高，光路复杂，能量损失大，合成效率低。非相干偏振组束由于受限于光源的数量而较少使用，非相干波长组束通常要使用光栅该技术对光束波长线宽和发散角要求很高。
发明内容
本发明为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提供一种综合使用相干和非相干两种组束技术的用于激光束组束的激光互注入组束耦合器，以提高系统的输出功率和稳定性，避免空间滤波器和光栅等光学元件对系统构成的限制。
本发明的技术解决方案为：本发明为一种激光互注入组束耦合器，其特殊之处在于：该耦合器包括平面反射镜和成对的玻璃平板，每对玻璃平板与平面反射镜均成45°夹角，沿平面反射镜轴线对称设置。
上述玻璃平板为1对、2对或多对。
上述玻璃平板的一面镀有与激光波长相应的半透膜，另一面镀有与激光波长相应的增透膜。
上述平面反射镜上镀有高反膜。
所有玻璃平板可以为分体式结构，也可以成锥状多面体结构。
本发明将N对玻璃平板与平面反射镜均成45°夹角，沿平面反射镜轴线对称设置，用于对2N个共线激光束进行组束，组束时将N对共线激光束沿与平面反射镜平行的方向投射到N对玻璃平板上，每对共线激光束在每对玻璃平板上发生反射和透射，透射光会引起每对激光的相互注入，从而可实现该对激光的注入锁定和相干组束，平面镜反射镜可加强注入效果同时减少能量损失，每对激光束组束后沿平面反射镜轴线方向传输，从而实现了不同对激光束沿平面反射镜轴线的非相干组束，因此本发明具有以下优点：
1、结构紧凑、光路简单、稳定性高。
2、由于不使用滤波器、光栅等光学元件，不需复杂的光路调节，避免了能量损失，因此本发明可实现高效率组束，高功率输出。
3、由于每对激光组束后都沿平面反射镜轴线方向传输，即使对大量的激光束对进行组束，也能获得稳定的光束质量，因此本发明是大量激光束组束的较好选择。
附图说明
图1为本发明以2块玻璃平板为例的激光互注入组束耦合器结构示意图；
图2为本发明以4块玻璃平板为例的激光互注入组束耦合器结构示意图。
具体实施方式
参见图1，玻璃平板1和玻璃平板2相对于平面反射镜3轴线对称放置，且它们相互垂直，与平面反射镜3的夹角均为45°。玻璃平板1和2的11和21面分别镀有与激光波长相应的半透膜，玻璃平板1和2的12和22面分别镀有与激光波长相应的增透膜，也可在玻璃平板1和2的11和21面分别镀有与激光波长相应的增透膜，玻璃平板1和2的12和22面分别镀有与激光波长相应的半透膜，平面反射镜的反射面31镀有与激光波长相应的高反膜。a和b两束相同的平行于平面反射镜3的共线激光(比如两台光纤激光器发射的激光)相对分别从玻璃平板1和2的激光入射面投射到两块玻璃平板1和2上，透射光通过两块玻璃平板1和2后引起两台激光的相互注入，产生强的耦合，这样就可实现反射激光束aa和bb的相干组束。平面反射镜3可加强注入效果，减少能量损失。
图2是4块玻璃平板1、2、3、4和一块平面反射镜5组成的激光互注入组束耦合器。4块玻璃平板1、2、3、4和平面反射镜5的镀膜方式、放置方式与两块玻璃平板时的相同，玻璃平板1和2相对，玻璃平板3和4相对。两对共线激光a和b、c和d的入射方式与两块玻璃平板时的相同，共线激光a和b相对，分别入射到玻璃平板1，2上，共线激光c和d相对，分别入射到玻璃平板3，4上，4束激光通过组束耦合器后，可获得aa和bb，cc和dd两对相干组束光，它们都沿着平面反射镜5的轴线传输，实现了两对相干组束光aa和bb，cc和dd之间的非相干组束。
以此类推，本发明可实现更多对激光束的激光互注入组束。多对共线激光平行于平面反射镜从不同方向入射，经本发明后获得组束，每对相干组束光均沿平面反射镜的轴线方向传输，从而实现不同对激光束之间的非相干组束。
特殊地，当图2中的两对激光束a、b、c、d以与平面反射镜5相同的距离分别沿相互垂直的两条线入射时，在两条入射线的交点沿平面反射镜5的轴线方向上放置一50∶50的分束镜6，分束镜6与两条入射线的夹角为45°或135°，那么，4束激光a、b、c、d就会发生相互注入耦合，从而实现4束激光的相干组束。
Claims (5)
1、一种激光互注入组束耦合器，其特征在于：该耦合器包括平面反射镜和成对的玻璃平板，每对玻璃平板与平面反射镜均成45夹角，沿平面反射镜轴线对称设置。
2、根据权利要求1所述的激光互注入组束耦合器，其特征在于：所述玻璃平板为1对、2对或多对。
3、根据权利要求2所述的激光互注入组束耦合器，其特征在于：所述玻璃平板的一面镀有与激光波长相应的半透膜，另一面镀有与激光波长相应的增透膜。
4、根据权利要求3所述的激光互注入组束耦合器，其特征在于：所述平面反射镜上镀有高反膜。
5、根据权利要求1或2或3或4所述的激光互注入组束耦合器，其特征在于：所有玻璃平板可以成锥状多面体结构。
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