CN110416875A - 一种激光的相干合束装置 - Google Patents

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CN110416875A CN201910620311.0A CN201910620311A CN110416875A CN 110416875 A CN110416875 A CN 110416875A CN 201910620311 A CN201910620311 A CN 201910620311A CN 110416875 A CN110416875 A CN 110416875A
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laser cell
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俞浩
孙舒娟
王俊
廖新胜
潘华东
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Suzhou Everbright Photonics Technology Co Ltd
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Suzhou Changguanghua Core Semiconductor Laser Innovation Research Institute Co Ltd
Suzhou Everbright Photonics Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种激光的相干合束装置，包括s个激光单元、(s‑1)个第一反射元件、m个第二反射元件及外腔反射元件。(s‑1)个第一反射元件与第1个至第(s‑1)个激光单元一一对应；第1个至第(m‑1)个反射元件与第2个至第(s‑1)个激光单元及第2个至第(s‑1)个第一反射元件一一对应。通过设置各个第二反射元件的第二表面的反射率和透射率，使两束激光在第二表面一侧实现相干相消，另一侧实现相干相长；相干相长的光束照射在外腔反射元件上，外腔反射元件将相干模式的激光反馈到各个激光单元内，由于这种反馈作用，使每个激光单元在相同的反馈光的模式下运行，并发射出相干的激光，提高合束光的输出功率和亮度，且功率和亮度分别是单个激光单元的功率和亮度的s倍。

Description

一种激光的相干合束装置
技术领域
本发明涉及半导体激光技术领域，具体涉及一种激光的相干合束装置。
背景技术
激光单元发射出的光由于其亮度高、单色性好和相干性好的特点，目前广泛应用于各个领域。在工业应用中常常需要在保持光束质量的同时增加输出功率，即增加激光亮度。目前常用的技术有空间合束、偏振合束、光谱合束和主动相干合束。其中空间合束是通过将光束在空间上叠加增加输出功率，但恶化了光束质量；偏振合束是通过叠加不同偏振态的光增加输出功率，但是最大只能增加一倍的亮度；光谱合束通过叠加不同波长的光束，可以实现几十倍，甚至上百倍的亮度，但在亮度提升的同时，光谱展宽，同时也会恶化光束质量。
主动相干合束是目前能够在提高亮度的同时保证光束质量的技术，主动相干合束对激光器的相位有非常严格的要求，需要对每一路激光器的输出光进行监测，单独设置相位调制器来主动调整每一路激光器的相位，实现动态地调整各路激光器的相位差，从而实现相干。
上述的相干合束装置，由于需要在每一路的激光器上设置相位调制器，来主动地调整激光器的相位，一方面使得相干合束装置的结构复杂，另一方面相位调制器在调整激光器的相位时，需要很高的精确度，才能实现准确地动态调整，导致主动相干合束在实际使用时，不便于操作，调制精度难以控制，最终影响合束光的输出功率和光束质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有的激光相干合束装置结构复杂，且相位调制精度低，不便于操作，难以获得高功率和高光束质量的合束输出光。
为此，本发明提供一种激光的相干合束装置，包括
s个激光单元，间隔且并排布置；
(s-1)个第一反射元件，与第1个至第(s-1)个所述激光单元一一对应且设在各自对应的所述激光单元的出光光路上；
m个第二反射元件，其中第1个至第(m-1)个第二反射元件与第2个至第(s-1)个所述激光单元及第2个至第(s-1)个第一反射元件一一对应，并设在各自对应的所述激光单元的出光光路和所述第一反射元件的反射光路之间；第m个第二反射元件对应设在第s个激光单元的出光光路上；
任一所述第二反射元件具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面与各自对应的激光单元的出光面相对，第二表面与各自对应的第一反射元件的反射面相对，同时所述第(x-1)个第二反射元件的第二表面与第(x-1)个第一反射元件的反射面相对；
外腔反射元件，设在第m个第二反射元件的第二表面的出光光路上；
第(x-1)个第二反射元件的第二表面的反射率透射率其中，m＝s-1，s为≥2的自然数，1＜x≤s且x为该范围内的任意自然数。
可选地，上述的激光的相干合束装置，每个所述第二反射元件的第二表面通过设置部分反射部分透射膜，以形成各自对应的反射率和透射率。
可选地，上述的激光的相干合束装置，所述部分反射部分透射膜为介质膜或者金属膜。
可选地，上述的激光的相干合束装置，所述第一反射元件为全反射元件。
可选地，上述的激光的相干合束装置，所述第一反射元件通过设在其反射面上的增反膜，以形成全反射面；或者
所述全反射元件为全反射棱镜。
可选地，上述的激光的相干合束装置，任一所述第一表面为全透射面。
可选地，上述的激光的相干合束装置，所述第一表面通过设置增透膜以形成所述全透射面。
可选地，上述的激光的相干合束装置，至少部分所述激光单元发射出的光为准直光；和/或
当s≥3时，至少部分所述第一反射元件平行布置，和/或
当s≥3时，至少部分所述第二反射元件平行布置。
可选地，上述的激光的相干合束装置，任一所述激光单元包括激光器及设在所述激光器的出光光路上的准直模块，所述准直模块用于对所述激光器发射出的激光准直，以形成所述准直光。
可选地，上述的激光的相干合束装置，所述外腔反射元件的反射面的反射率R′大于1％且小于或等于50％。
本发明的技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的激光的相干合束装置，包括s个激光单元、(s-1)个第一反射元件、m个第二反射元件及外腔反射元件。s个激光单元间隔且并排布置；(s-1)个第一反射元件与第1个至第(s-1)个所述激光单元一一对应且设在各自对应的所述激光单元的出光光路上；m个第二反射元件，其中第1个至第(m-1)个第二反射元件与第2个至第(s-1)个所述激光单元及第2个至第(s-1)个第一反射元件一一对应，并设在各自对应的所述激光单元的出光光路和所述第一反射元件的反射光路之间；第m个第二反射元件对应设在第s个激光单元的出光光路上；任一所述第二反射元件具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面与各自对应的激光单元的出光面相对，第二表面与各自对应的第一反射元件的反射面相对，同时所述第(x-1)个第二反射元件的第二表面与第(x-1)个第一反射元件的反射面相对；外腔反射元件设在第m个第二反射元件的第二表面的出光光路上；第(x-1)个所述第二反射元件的第二表面的反射率透射率其中，m＝s-1，s为≥2的自然数，1＜x≤s且x为该范围内的任意自然数。
此激光的相干合束装置，通过设置各个第二反射元件的第二表面的反射率和透射率，实现两束激光在第二表面的一侧实现相干相消，另一侧实现相干相长；相干相长的光束照射在外腔反射元件上，外腔反射元件将相干模式的激光反馈到各个激光单元内，由于这种反馈作用，将各个激光单元本征发出的非相干光淘汰，最终反馈的相干光胜出，进而使每个激光单元在相同的反馈光的模式下运行，并发射出相干的激光，实现在合束输出光的高光束质量下，提高合束光的输出功率和亮度，且合束光的输出功率是单个激光单元输出功率的s倍，对应地输出亮度也是单个激光器输出亮度的s倍；同时，此结构的合束装置对激光单元无相位调制要求，从而也简化了合束装置的结构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中提供的激光的相干合束装置的一个实施方式的结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的激光的相干合束装置的第二种实施方式的结构示意图；
图3为本发明实施例中提供的激光的相干合束装置的第三种实施方式的结构示意图；
附图标记说明：
1-激光单元；2-第一反射元件；21-全反射面；3-第二反射元件；31-第一表面；32-第二表面；4-外腔反射元件。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种激光的相干合束装置，如图1至图3所示，包括
s个激光单元1，间隔且并排布置；
(s-1)个第一反射元件2，与第1个至第(s-1)个激光单元1一一对应且设在各自对应的激光单元1的出光光路上；
m个第二反射元件3，其中第1个至第(m-1)个第二反射元件与第2个至第(s-1)个激光单元1及第2个至第(s-1)个第一反射元件2一一对应，并设在各自对应的激光单元1的出光光路和第一反射元件2的反射光路之间；第m个第二反射元件对应设在第s个激光单元的出光光路上；
任一第二反射元件3具有相对的第一表面31和第二表面32，第一表面31与各自对应的激光单元1的出光面相对，第二表面32与各自对应的第一反射元件2的反射面相对，同时第(x-1)个第二反射元件3的第二表面32与第(x-1)个第一反射元件2的反射面相对；
外腔反射元件4，设在第m个第二反射元件3的第二表面32的出光光路上；
第(x-1)个第二反射元件3的第二表面32的反射率透射率其中，m＝s-1，s为≥2的自然数，1＜x≤s且x为该范围内的任意自然数。
比如，如图2所示，s＝3，则m＝2，也即激光单元1为3个，第一反射元件2和第二反射元件3的个数均为2个。第1个第二反射元件3的第二表面一方面与第2个第一反射元件的反射面相对，同时该第二表面32与第1个第一反射元件2的反射面相对，最后的第2个第二反射元件3的第二表面32与第2个第一反射元件2的反射面相对。
本实施方式中，第一反射元件2和第二反射元件3分别为第一反射镜和第二反射镜，可选地第一反射镜为全反射镜，其反射面为全反射面21。
本发明中x作为一个变量，当x＝2时，则第1个第二反射镜的第二表面32的反射率R1＝1/2，透射率T1＝1/2；当x＝s＝3时，则第2个第二反射镜的第二表面32的反射率R2＝2/3，透射率T2＝1/3。
本发明中之所以第(x-1)个第二反射元件3的第二表面32的反射率透射率的原因在于：
首先、光的相干必须满足三个条件：①相同频率，②恒定相位差，③相干相消要求振幅相等，具体而言：
两束光表达式分别为：
其中，式(1-1)和式(2-1)中，E1和E2分别表示两束光在传播过程任意一点的振动状态，ω为两束光的振动频率，两束光要求具有相同的振动频率，A1和A2分别表示两束光的振幅，和分别为两束光波的初始相位。两光束叠加后的光束表达式为
其中，式(3-1)中E表示两束光叠加后的叠加光在传播过程任意一点的振动状态，B为叠加光的振幅，为叠加光的初相位。其中振幅B可以表示为
当两束光相位差时两束光相干相长，此时，A01为两束光中第一束光反射后的反射光的振幅A′1，A02为第二束光透射后的透射光的振幅A″2，则合振幅
B＝A′1+A″2 (5-1)
当两束光相位差时两束光相干减弱，此时，A01为两束光中第一束光透射后的透射光的振幅A″1，A02为第二束光反射后的反射光的振幅A′2，则合振幅
B＝A″1-A′2 (6-1)
当A″1＝A′2时，相干减弱合振幅B为零，即出现相干相消。
其次、反射镜的反射率R与透射率T满足：R+T＝1。
反射率R的表达式为：
透过率T的表达式为：
式(7-1)和式(8-1)中，I0为入射光光强度，I’为反射光强度，A0为入射光振幅，A'为反射光振幅，I"为透射光强度，A"为透射光振幅。
之后，如图2所示，当s＝3时，第1个激光单元1发出光束(为便于表述，表述为第一光束)振幅为A1，光强度为第一光束先照射在第1个第一反射镜上被全反射面21全反射，反射后的第一光束在第1个第二反射镜的第二表面32上部分透射(图2中粗实线所示意)，部分反射(图2中细实线所示意)；第2个激光单元1发出光束(简写为第二光束)振幅为A2，光强度为第二光束在第1个第二反射镜的第二表面32部分透射(图2中细虚线所示意)，部分反射(图2中粗虚线所示意)；假设第1个第二反射镜的第二表面32的反射率为R1，透射率为T1。
在相干合束中，要求第1个激光单元1的第一光束在第1个第二反射镜的第二表面32上的透射光束和第2个激光单元1的第二光束在第二表面32上的反射光束能够相干相消，在满足相位差为时，即要求：
A1"-A2'＝0 (9-1)
式(9-1)中A1"和A2'分别为第1个激光单元1的第一光束在第二表面32上的透射光束振幅和第2个激光单元1的第二光束在第二表面32上的反射光束振幅。
由于R1+T1＝1；所以，
本实施例中s个激光单元1为相同激光单元，每个激光单元1的初始振幅相同，所以A1＝A2＝…＝A，就可以得到T1＝R1＝50％，至此得到第1个第二反射镜的第二表面32的反射率R1和透过率T1均为50％。
对于第2个第二反射镜的第二表面32的反射率R2和透射率T2而言，在第1个第二反射镜的第二表面32的输出端，第1个激光单元1的第一光束在该第二表面32上的反射光束与第2个激光单元1的第二光束在该第二表面32上的透射光束相干相长叠加，假设相干相长叠加后输出光的振幅记为B1，
由于两束光实现相干相长叠加，则要求两束光的相位差合振幅B则有：
第1个第二反射镜的输出端的输出光束(简写第一相干相长叠加光，其振幅为)，在第2个第一反射镜上被反射并照射在第2个第二反射镜的第二表面32上；同样地，第3个激光单元1发出的第三光束在第2个第二反射镜的第二表面32上的反射光束，与第一相干相长叠加光在第2个第二反射镜的第二表面32上的透射光束需要相干相消，假设第2个第二反射镜的反射率为R2，透过率为T2，其中R2+T2＝1，则
就得到第2个第二反射镜的第二表面32的透过率反射率
在第2个第二反射镜的第二表面32的输出端，第一相干叠加光在该第二表面32的反射光束与第3激光单元1的第三光束在该第二表面32的透射光束实现相干相长叠加，形成振幅为B2的第二相干叠加光束，则有
以此类推，就可以得出，第3个第二反射镜的反射率透射率第4个第二反射镜的反射率透射率以此类推，就可以得出第(x-1)个第二反射元件3的第二表面32的反射率透射率
由上述分析可知，每个第二反射镜的输出端都形成一个相干叠加光束，也即，第(x-2)个第二反射镜的输出端输出第(x-2)个相干叠加光束，与第x个激光单元1的第x个光束，在第(x-1)个第二反射镜的输出端再进行相干相长叠加，从而使在最后一个(也即第m个)第二反射镜的输出端输出第m个相干叠加光束，该相干叠加光束照射在外腔反射镜上，该相干叠加光束一部分被外腔反射镜反射，并沿原路返回到各个激光单元1，一部分被外腔反射镜透射出去，形成外腔合束光。其中，返回的反馈光束与各个激光单元1自身输出的本征光束在激光单元1内腔模式中竞争获胜，使激光单元1最终以反馈光模式发射出光束，而不是以原本的本征光束发射出，从而实现激光单元1的光束的外腔锁定。
如图3所示，比如，s＝2时，也即设置第1个激光单元1和第2个激光单元1，1个第一反射镜和1个第二反射镜，外腔反射镜设在第1个第二反射镜的出光光路上。
当第1个激光单元1发出的第一光束经第1个第一反射镜反射后，在第1个第二反射镜的第二表面32反射后照射到外腔反射镜；到达外腔反射镜的光束被外腔反射镜部分反射以形成第一反馈光束。第一反馈光束的一部分在第1个第二反射镜的第二表面32处反射，沿原路返回到第1个激光单元1(图3中细虚线所示意)，第一反馈光束的另一部分在第1个第二反射镜处透射(图3中细虚线所示意)，并到达第2个激光单元1。返回到第1个激光单元1的部分第一反馈光束与第1个激光单元1自身输出的本征光在激光单元1内腔模式竞争中获胜，第1个激光单元1以胜出的反馈光模式向外发射光束，实现第1个激光单元1的光束的外腔锁定。第一反馈光束在第1个第二反射镜的第二表面32处透射，透射光束到达第2个激光单元1，对第2个激光单元1的发射出的光束，实现外腔锁定。
同理，第2个激光单元1发出的第二光束经第1个第二反射镜的第二表面透射后到达外腔反射镜，部分光束被外腔反射镜反射以形成第二反馈光束，第二反馈光束在第1个第二反射镜处，一部分第二反馈光束依次被第1个第二反射镜和第1个第一反射镜反射，回到第1个激光单元1，实现第1个激光单元1的光束的外腔锁定，一部分第二反馈光束在第1个第二反射镜处透射，沿原路返回到第2个激光单元1，实现第2个激光单元1的外腔反馈。这样每个激光单元1接收到的反馈光，除了来自自身，还有一部分来自其他激光单元1，两个激光单元1发生干涉，反馈光性质完全一致，两个激光单元1的光束被锁定在完全相同的模式下发射相干光束。
所以，当设置s个激光单元1时，s个激光单元1的光束被同一个外腔反射镜反射时，每一个激光单元1接收到反馈光除了来自自身，还有来自其他(s-1)个激光单元1的反馈光，因此s个激光被锁定在完全相同的模式，输出相干光束，在外腔反射镜后实现相干合成，并在外腔反射镜输出的相干合束光的功率和亮度分别是单个激光单元1光束的功率和亮度的s倍。
比如，以设置3个激光单元1为例，来说明外腔反射镜输出光束的功率和亮度分别是单个激光单元1输出功率和亮度的3倍。
假设每个激光单元1输出光的强度为I＝A2，第1个激光单元1在第1个第二反射镜的第二表面32反射的反射光振幅为第2个激光单元1在第1个第二反射镜的第二表面32处透射的透射光振幅为则第1个第二反射镜的输出端输出的第一相干叠加光束的振幅所以，第1个第二反射镜的输出端输出的第一相干叠加光束的强度
同时，第1个第二反射镜输出的第一相干叠加光束与第3个激光单元1的光束在第2个第二反射镜的第二表面32上相干相长叠加，则第1个第二反射镜输出的第一相干叠加光束在第2个第二反射镜的第二表面32上反射出的反射光振幅为第3个激光单元1在第2个第二反射镜的第二表面32处透射的透射光束振幅为则第2个第二反射镜的输出端的第二相干叠加光束的振幅所以第2个第二反射镜输出端输出的第二相干叠加光束强度第二相干叠加光束强度即可外腔反射镜的输出光束的强度。
以此类推，当有s个激光单元1相干合束时，最终在最后一个(也即第m个)第二反射镜的输出端输出的第m相干叠加光束强度Im＝Bm 2＝sI，所以外腔反射镜的输出光强度为单个激光单元1的s倍，则外腔反射镜的合束输出光的功率为单个激光单元光束的功率的s倍，对应地外腔反射镜的合束输出光的亮度为单个激光单元光束的亮度的s倍。
由上述分析可知，本实施例中激光的相干合束装置，通过设置各个第二反射元件的第二表面32的反射率和透射率，实现两束激光在第二表面的一侧实现相干相消，另一侧实现相干相长；相干相长的光束照射在外腔反射元件上，外腔反射元件将相干模式的激光反馈到各个激光单元内，由于这种反馈作用，将各个激光单元内本征发出的非相干光淘汰，最终反馈的相干光胜出，进而使每个激光单元在相同的反馈光的模式下运行，并发射出相干的激光，实现在合束输出光的高光束质量下，提高合束光的输出功率和亮度，且合束光的输出功率是单个激光单元输出功率的s倍，对应地输出亮度也是单个激光器输出亮度的s倍；同时，此结构对激光单元无相位调制要求，从而也简化了合束装置的结构。
对于上述每个第二反射镜的第二表面32而言，通过设置部分反射部分透射膜，来形成各自对应的反射率和透射率。
可选地，第二反射镜包括玻璃基底，在玻璃基底的第二表面32上通过镀膜方式来镀上部分反射部分透射膜。部分反射部分透射膜可以为介质膜，或者金属膜，或者混合膜，或者其他材质的部分反射部分透射膜，只要实现各个第二反射元件所需的反射率和透射率即可，具体选取的材质根据实际需求而定。
比如，通过调整介质膜的厚度和材质，来调整得出上述需要的反射率和透射率，具体不作限定，现有技术中能够实现部分反射部分透射的材质都可以。另外，对于上述的第二反射镜的第二表面32的反射率和透射率，鉴于实际加工工艺的精度和材质性能的限制，反射率和透射率都可以在上述理论值的上下波动5％。
当然，作为变形，若玻璃基底本身的第二表面32的反射率和透射率能够满足上述反射率和透射率的要求时，也可以在第二表面32上不设置上述的部分反射部分透射膜。
可选地，上述的第一反射镜为全反射元件，确保将每个激光单元1发射出的光束进行全部反射，及将外腔反射镜反馈的光进行全部反射，减少光束在传播过程中的损失，确保多个激光单元1发射出的光进行最大化的地合束。
可以通过在第一反射镜的反射面上设增反膜，以形成全反射面21。比如，增反膜一般采用金属膜或者其他材质的增反膜。可选地，金属膜可以为铝膜、金膜、银膜等。但金属膜的反射率也随着激光波长发生变化，至于选取金属膜的材质，主要取决于激光单元1发射出光的波长，需要根据实际使用过程中，激光单元发射出光的波长来具体选择。
作为变形，第一反射镜的反射面上还可以不设增反膜，比如全反射镜被替换为其他的全反射元件，比如全反射元件还可以为全反射棱镜，棱镜利用光密介质到光疏介质的在临界角时的全反射。
对于全反射元件而言，只需全反射面21的反射率大于或等于95％即可。作为变形，第一反射镜的反射面可以不是全反射面21，也即，第一反射元件可以不是全反射元件，可以为实现高反射率功能的其他光学元件即可。只需所有的第一反射镜的反射面的反射率相同，或者在5％的误差范围内，就可以忽略掉光束在第一反射镜上的部分反射和部分透射的光束的损失。
最佳地，上述的第二反射镜的第一表面31为全透射面，此时各个激光单元1照射出的光束就无需考虑在第一表面31的反射和透射情况，只考虑第二表面32上的反射和透射情况即可。比如，可选地，通过在第一表面31上镀增透膜以形成全透射面。
比如，增透膜一般采用介质膜或者其他材质的增透膜，在玻璃基底上镀上增透膜，通过调整增透膜的厚度、材质，可以抵消掉第一表面31上的反射率。对于第一表面31的透射率只要大于或等于95％即可认为达到全透射的要求。
作为变形，采用全透射玻璃的光学元件，就无需设置上述的增透膜，仅依靠玻璃的透射即可。当然第一表面31可以不为全透射面，只要所有的第二反射镜的第一表面31的透射率相同或几乎接近，或者在5％的误差范围内，就可以忽略第一表面31对激光单元1的光束的透射和反射损失掉的光。
作为可选的实施方式，上述的s个激光单元1发出的光为准直光。比如，任一激光单元包括激光器及设在激光器的出光光路上的准直模块，准直模块用于对所述激光器发射出的激光准直，以形成所述准直光。
比如，当激光器为半导体激光器时，准直模块包括设在半导体激光器出光面上的快轴准直透镜，及设在快轴准直透镜的出光光路上的慢轴准直透镜，激光通过快轴准直透镜先在快轴上准直，再通过慢轴准直透镜在慢轴上准直，以形成准直光。或者，还可以在慢轴准直透镜的出光光路上设有偏振透镜及光纤，以形成准直的合束光。或者，激光器还可以为其他类型的激光器，只要采用对应的现有准直模块，将激光器照射出的光进行准直形成准直光即可。
作为可选的另一个实施方式，当s≥3时，所有的第一反射镜平行布置，所有的第二反射镜平行布置，便于合束装置的安装。当然也可以部分第一反射镜平行布置，部分第二反射镜平行布置。
作为可选的另一个实施方式，外腔反射镜面向最后一个第二反射镜的反射面的反射率R′大于1％且小于或等于50％，比如，2％、5％、10％、13％、15％、20％、27％、30％、32％、34％、40％、45％、48％、50％，以保证合束装置的输出合束光的亮度，一般透射率越大，反射率越小越好，但需要反射率能够实现上述的外腔锁定功能的前提下，有更多的光透射出去，具体外腔反射镜的反射率和透射率设置的具体数值，根据实际需求而定。
对于上述涉及到的第一反射元件2、第二反射元件3及外腔反射元件4，除了为反射镜外，还可以现有技术中其他的反射结构，只要能够实现上述的反射率和透射率及反射功能的要求即可。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种激光的相干合束装置，其特征在于，包括
s个激光单元(1)，间隔且并排布置；
(s-1)个第一反射元件(2)，与第1个至第(s-1)个所述激光单元(1)一一对应且设在各自对应的所述激光单元(1)的出光光路上；
m个第二反射元件(3)，其中第1个至第(m-1)个第二反射元件(3)与第2个至第(s-1)个所述激光单元(1)及第2个至第(s-1)个第一反射元件(2)一一对应，并设在各自对应的所述激光单元(1)的出光光路和所述第一反射元件(2)的反射光路之间；第m个第二反射元件(3)对应设在第s个激光单元(1)的出光光路上；
任一所述第二反射元件(3)具有相对的第一表面(31)和第二表面(32)，所述第一表面(31)与各自对应的激光单元(1)的出光面相对，第二表面(32)与各自对应的第一反射元件(2)的反射面相对，同时所述第(x-1)个第二反射元件(3)的第二表面(32)与第(x-1)个第一反射元件(2)的反射面相对；
外腔反射元件(4)，设在第m个第二反射元件(3)的第二表面(32)的出光光路上；
第(x-1)个第二反射元件(3)的第二表面(32)的反射率透射率其中，m＝s-1，s为≥2的自然数，1＜x≤s且x为该范围内的任意自然数。
2.根据权利要求1所述的激光的相干合束装置，其特征在于，每个所述第二反射元件(3)的第二表面(32)通过设置部分反射部分透射膜，以形成各自对应的反射率和透射率。
3.根据权利要求2所述的激光的相干合束装置，其特征在于，所述部分反射部分透射膜为介质膜或者金属膜。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的激光的相干合束装置，其特征在于，所述第一反射元件(2)为全反射元件。
5.根据权利要求4所述的激光的相干合束装置，其特征在于，所述第一反射元件(2)通过设在其反射面上的增反膜，以形成全反射面(21)；或者
所述全反射元件为全反射棱镜。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的激光的相干合束装置，其特征在于，任一所述第一表面(31)为全透射面。
7.根据权利要求6所述的激光的相干合束装置，其特征在于，所述第一表面(31)通过设置增透膜以形成所述全透射面。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的激光的相干合束装置，其特征在于，至少部分所述激光单元(1)发射出的光为准直光；和/或
当s≥3时，至少部分所述第一反射元件(2)平行布置，和/或
当s≥3时，至少部分所述第二反射元件(3)平行布置。
9.根据权利要求8所述的激光的相干合束装置，其特征在于，任一所述激光单元包括激光器及设在所述激光器的出光光路上的准直模块，所述准直模块用于对所述激光器发射出的激光准直，以形成所述准直光。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的激光的相干合束装置，其特征在于，所述外腔反射元件(4)的反射面的反射率R′大于1％且小于或等于50％。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114243452A (zh) * 2022-02-24 2022-03-25 深圳市星汉激光科技股份有限公司 一种半导体激光器的互锁光路
CN116154599A (zh) * 2023-04-23 2023-05-23 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种紧凑化光谱合成装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1805226A (zh) * 2006-01-18 2006-07-19 中国科学院上海光学精密机械研究所 激光相干合束装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1805226A (zh) * 2006-01-18 2006-07-19 中国科学院上海光学精密机械研究所 激光相干合束装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
卢常勇 等: ""两路脉冲固体激光器的相干合成"", 《光学 精密工程》 *
王建明 等: ""两光纤激光器相干合成的实验研究"", 《物理学报》 *
雷兵 等: ""干涉型复合腔激光束相干合成中分束器的相移特性研究"", 《光子学报》 *
雷兵: ""共腔耦合式光纤激光器相干合成技术研究"", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114243452A (zh) * 2022-02-24 2022-03-25 深圳市星汉激光科技股份有限公司 一种半导体激光器的互锁光路
CN116154599A (zh) * 2023-04-23 2023-05-23 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种紧凑化光谱合成装置
CN116154599B (zh) * 2023-04-23 2023-12-29 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种紧凑化光谱合成装置

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