CN114994933B - 光谱合束装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光技术领域，具体提供一种光谱合束装置及方法，光谱合束装置中激光单元阵列输出激光光束，激光光束经过变换透镜作用，以不同角度入射至透射光栅，经过透射光栅衍射后再入射至反射光栅；激光光束经过透射光栅和反射光栅多次衍射后，输出至外腔镜。本发明的光谱合束装置直接采用反射光栅对和透射光栅组合形成色散元件，通过位置变换、光路设计以及简单的光路调节，合束激光实现数量级衍射次数叠加，进而在不改变激光单元排布情况下，数量级提升色散元件的整体色散能力，同时引入反射式光栅，将合束激光折回到激光单元方向，可以有效压缩光谱合束光源的体积尺寸，便于工程应用。

Description

光谱合束装置及方法

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种可复用透反光栅的密集型光谱合束装置及方法。

背景技术

光谱合束技术是当前实现高功率、高光束质量合束激光的最为可行技术之一。从1999年报道至今，该技术已经成功应用在全固态激光器、光纤激光器以及半导体激光器上面，大幅度提升了激光器性能。

光谱合束的基本原理和方法：基于具有色散能力的光学元件，如光栅、棱镜等，将激射波长互不相同的多个单元激光束按照一定规律排列，通过色散元件的色散作用，将这些单元激光束以近场和远场均重合的方式输出合束激光，所得的合束激光束具有功率为所有单元光束之和，光束质量与单元光束的光束质量相近，从而实现高功率、高光束质量的合束激光输出。

从上述原理可知，光谱合束在提升激光器的功率和光束质量时，其合束后的整体光谱也为所有激光单元的光谱的叠加，由于各个激光单元具有不同的中心波长（实现光谱合束的必要条件），因此合束激光的整体光谱被拓宽，大于激光单元的谱宽。一方面，难以应用在对谱宽要求严格的场合；另一方面，额定带宽的合束性能提升有限。

光谱合束过程中，如何提升色散元件的色散能力变得关键。目前光谱合束结构中用于实现色散作用的普遍采用单光栅或者单次衍射，由光栅衍射原理可知，其色散能力可以采用高阶次衍射或者通过减小光栅常数来实现，为了实现高效衍射，目前光谱合束所采用的光栅均为一级或者负一级衍射光栅，无法采用高阶次衍射实现高色散，因此主要通过减小光栅常数、增加单位尺寸的线数来提升色散。增加每毫米的线数可以一定程度上提升色散能力，但同时也导致衍射角增大，减小了光栅的有效截面积，加剧光谱合束难度或者成本等问题。如当衍射角大于65°以上时，装调光路也变得非常困难，因此当前所用光栅的衍射角度通常小于65°，这也导致难以通过线数来提升光栅色散能力。

公告号CN 107272214B和文献Narrow-spectral-span spectral beam combiningwith a nonparallel double-grating structure (Chinese Optics Letters, 2017, 15(9): 091403)提出采用一种利用双光栅实现半导体激光光谱合束的装置，通过双光栅的叠加，可以2倍提升色散元件的色散能力，在激光器腔长不变的条件下，可以使激光光谱展宽缩短为原来的一半，在半导体激光器的增益曲线内，以及在光栅的高衍射效率的波长范围内可以使合束单元数量提升一倍，功率和亮度提高一倍；公告号为CN107240856B和文献Narrow-wavelength-spread spectral combining laser with a reflector for adouble pass with a single grating.(Chinese Optics Letters, 2018, 16(7):071402)提出利用光栅与反射元件实现两次衍射压缩谱宽的光谱合束装置，利用反射元件将入射光束反射，两次经过光栅衍射作用，实现二次色散，光栅的衍射能力提高一倍，输出激光光谱谱宽压缩一半，等效达到了双光栅叠加一样的色散能力。

由上述可知，通过叠加更多的光栅，可以进一步提升色散能力。但按照上述方法，若需进一步提升色散能力，需要再增加光栅，这无疑会增加器件数量和成本，装调难度也会进一步增加。但与此同时会导致光路变得复杂，装调不易，成本也会增加。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种可复用透反光栅的密集光谱合束装置及方法，主要结构为反射光栅对与透射光栅组合，使得合束激光在透射光栅和反射光栅对之间来回衍射，在不增加光栅数量条件下，数量级增加衍射次数，实现色散能力的数量级提升，进而数量级倍数压缩光谱光源的谱宽。

本发明提供一种光谱合束装置，所述光谱合束装置包括激光单元阵列、变换透镜、反射光栅、透射光栅以及外腔镜；所述反射光栅为两个或两个以上；所述透射光栅设置于两个或两个以上的所述反射光栅之间；

所述激光单元阵列输出激光光束，所述激光光束经过所述变换透镜作用，以不同角度入射至所述透射光栅，经过所述透射光栅衍射后再入射至所述反射光栅；所述激光光束经过所述透射光栅和所述反射光栅多次衍射后，输出至所述外腔镜。

优选的，所述激光单元阵列包括设置于中间位置的第一激光单元，以及分别对称设置于所述第一激光单元两侧的第二激光单元和第三激光单元。

优选的，所述透射光栅为一个。

优选的，所述透射光栅为两个或两个以上。

优选的，相邻的所述透射光栅之间互不平行。

优选的，所述反射光栅为一级衍射光栅，所述反射光栅一级衍射效率大于90%，所述反射光栅的衍射偏振方向与所述激光光束的偏振方向匹配。

优选的，所述透射光栅为负一级衍射光栅，所述透射光栅的负一级衍射效率大于90%，所述透射光栅的衍射偏振方向与所述激光光束的偏振方向匹配。

优选的，所述激光单元阵列包括激光单元，所述激光单元包括激光器件和光学元件，所述光学元件对所述激光器件输出的激光光束进行准直、整形或偏振方向调整中的至少一种，所述激光器件在输出激光光束的端面镀有增透膜。

优选的，所述激光器件为半导体激光器、光纤激光器或者全固态激光器。

本发明还提供一种光谱合束方法，所述光谱合束方法通过上述的光谱合束装置实现，所述光谱合束方法包括步骤：

S1、所述激光单元阵列输出激光光束；

S2、所述激光光束经过所述变换透镜作用，以不同角度入射至所述透射光栅；

S3、所述激光光束经过所述透射光栅衍射后，再入射至所述反射光栅进行衍射；

S4、所述激光光束经过所述透射光栅和所述反射光栅多次衍射后，输出至所述外腔镜。

本发明提出的复用透反光栅密集光谱合束装置及方法，直接采用反射光栅对和透射光栅组合形成色散元件，通过位置变换、光路设计以及简单的光路调节，合束激光实现数量级衍射次数叠加，进而数量级提升色散元件的整体色散能力，在不改变激光单元排布情况下，数量级压缩合束光谱谱宽，例如实现10倍色散能力提升，原本10nm带宽的光谱合束光源谱宽可压缩至1nm，提升光谱合束光源的应用场合。

同时通过整体光谱的压缩，可以在相同的带宽范围内，数量级增加合束激光单元数量，进而可以数量级提升光谱合束光源的功率。另外，本发明引入反射式光栅，将合束激光折回到激光单元方向，可以有效压缩光谱合束光源的体积尺寸，便于工程应用。

附图说明

图1是本发明第一种实施例的光谱合束装置结构示意图。

图2是本发明第二种实施例的光谱合束装置结构示意图。

图3是本发明第三种实施例的光谱合束装置结构示意图。

图4是现有技术中第一种对比例的光谱合束装置结构示意图。

附图标记

10、激光单元阵列，100、第一激光单元，101、第二激光单元，102、第三激光单元，1001、第一激光光束，1011、第二激光光束，1021、第三激光光束，12、激光芯片，20、变换透镜，30、透射光栅，301、第一透射光栅，302、第二透射光栅，40、第一反射光栅，50、第二反射光栅，60、外腔镜。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

如图1所示，为本发明第一种实施例的光谱合束装置结构示意图，该实施例为衍射五次的光谱合束结构，所述透射光栅为一个，所述反射光栅为两个。具体的，所述光谱合束装置包括激光单元阵列、变换透镜20、第一反射光栅40、第二反射光栅50、透射光栅30以及外腔镜60；透射光栅30设置于第一反射光栅40与第二反射光栅50之间；所述激光单元阵列输出激光光束，所述激光光束经过所述变换透镜20作用，以不同角度入射至所述透射光栅30，经过所述透射光栅30衍射后再入射至所述反射光栅；所述激光光束经过所述透射光栅30和所述反射光栅多次衍射后，输出至所述外腔镜60。

本发明具体实施方式的方案中，通过采用两个或两个以上的反射光栅，可以起到类似波导的作用，使得激光光束在两个或两个以上的反射光栅之间来回衍射，提升色散能力。透射光栅的数量可以为1片或者更多（即两个或两个以上），激光光束在反射光栅之间每次来回，经过一片透射光栅，衍射能力可以提高2倍。

另外，利用反射光栅与透射光栅的结合，一方面可以在折叠光路的同时发生衍射，增加整体色散能力，使得相同的器件获得更窄的合束光谱；另一方面可以减少无谓的光路损耗面，获得更高的合束效率；第三方面通过反射光栅的引入，反射光栅上的衍射光与入射光形成一个小的夹角，避免完全沿着光路返回，同时结合透射光栅，使得光谱合束结构变成增强型的利特曼（littman）结构，提升激光单元光谱锁定能力，利于实现高功率下的光谱纯度，保持好的合束光束质量。

具体的实施方式中，所述激光单元阵列包括多个激光单元，参与合束的激光单元越多，则可以获得更高的功率；优选的实施方式中，所述激光单元阵列中激光单元的数量，只要激光单元的增益谱与外腔反馈波长匹配，能够谐振到外腔锁定波长即可。

具体的实施方式中，为了方便描述，以激光单元阵列包括三个激光单元为例进行说明；如图1所示，激光单元阵列包括设置于中间位置的第一激光单元100，以及分别对称设置于所述第一激光单元100两侧的第二激光单元101和第三激光单元102。沿着光谱合束方向X排列的第一激光单元100、第二激光单元101和第三激光单元102沿着相同方向Z输出激光光束，其中处于中心位置的第一激光单元100输出的第一激光光束1001为主光线，第二激光单元101和第三激光单元102输出的第二激光光束1011和第三激光光束1021分布在两侧。三个激光光束经过变换透镜20作用后，以不同的角度入射到透射光栅30，经过透射光栅30第一次衍射后，进一步入射到第一反射光栅40上，然后经过第一反射光栅40第二次衍射后，进一步入射到透射光栅30，然后经过透射光栅30第三次衍射后，入射到第二反射光栅50，经过第二反射光栅50第四次衍射后，返回到透射光栅30，经过透射光栅30第五次衍射后，输出到外腔镜60上，并且激光单元阵列中三个激光单元输出的激光光束，即第一激光光束1001、第二激光光束1011和第三激光光束1021均在第五次衍射时发生重合，只有垂直入射到外腔镜60的光并经过外腔镜60反射后能够返回到原激光单元的光束形成谐振，经过光栅的多次衍射和外腔镜60作用，使得每个激光单元谐振在不同波长，输出激光功率为各单元之和，光束质量保持一致。

具体的实施方式中，参与合束的各单元激光光束在每片光栅的入射角之间的相对值为单调递增或者单调递减，如第三激光单元102输出的第三激光光束1021在透射光栅30处的第一次入射角最大，第二激光单元101输出的第二激光光束1011在透射光栅30处的第一次输入角度最小，在随后的各个反射光栅和透射光栅的入射角均要保持第三激光光束1021的入射角最大，第二激光光束1011的入射角最小。

具体的实施方式中，所述第一反射光栅40和所述第二反射光栅50形成反射光栅对，两个反射光栅均为一级衍射光栅，两个反射光栅的一级衍射效率均大于90%，两个反射光栅的光栅高效衍射偏振方向与激光光束的偏振方向匹配，反射光栅对具有相同的光栅常数或者不同的光栅常数。

具体的实施方式中，所述透射光栅30为负一级衍射光栅，透射光栅30的负一级衍射效率大于90%，透射光栅30的光栅高效衍射偏振方向与激光光束的偏振方向匹配。在其他的实施方式中，所述透射光栅为两个或两个以上，如所述透射光栅30为多片，即为多片负一级衍射光栅的组合，负一级衍射效率大于90%，相邻的透射光栅之间互不平行。

具体的实施方式中，所述激光单元阵列包括激光单元，所述激光单元包括激光器件和光学元件，所述光学元件对所述激光器件输出的激光光束进行准直、整形或偏振方向调整中的至少一种，所述激光器件在输出激光光束的端面镀有增透膜；所述激光器件为半导体激光器、光纤激光器或者全固态激光器。

本发明具体实施方式中还提供一种光谱合束方法，所述光谱合束方法包括步骤：

S1、所述激光单元阵列输出激光光束；

S2、所述激光光束经过所述变换透镜作用，以不同角度入射至所述透射光栅；

S3、所述激光光束经过所述透射光栅衍射后，再入射至所述反射光栅进行衍射；

S4、所述激光光束经过所述透射光栅和所述反射光栅多次衍射后，输出至所述外腔镜。

本发明提出的复用透反光栅密集光谱合束装置及方法，直接采用反射光栅对和透射光栅组合形成色散元件，通过位置变换、光路设计以及简单的光路调节，合束激光实现数量级衍射次数叠加，进而数量级提升色散元件的整体色散能力，在不改变激光单元排布情况下，数量级压缩合束光谱谱宽，例如实现10倍色散能力提升，原本10nm带宽的光谱合束光源谱宽可压缩至1nm，提升光谱合束光源的应用场合。

同时通过整体光谱的压缩，可以在相同的带宽范围内，数量级增加合束激光单元数量，进而可以数量级提升光谱合束光源的功率。另外，本发明引入反射式光栅，将合束激光折回到激光单元方向，可以有效压缩光谱合束光源的体积尺寸，便于工程应用。

以下结合具体对比例和实施例进一步说明。

对比例1

图4为基于单片透射光栅进行光谱的原理示图，其中12为激光芯片，内置多个激光单元在光谱合束方向X排列，并沿着相同的方向Z出射，每个激光单元前腔面镀高增透膜，经过变换透镜20作用后，所有单元光束交汇到透射光栅30上，经过透射光栅30衍射后，衍射输出到外腔镜60上，为了达到高的衍射效率，合束光束的光轴（一般为中间位置的激光单元的出射方向，图示中位置0的激光单元）在光栅上的入射角和衍射角均等于透射光栅30的利特罗角，两侧激光单元（-9~-1，1~9）在光栅上具有不同的入射角和相同的衍射角，外腔镜60具有一定反射率，与透射光栅30利特罗角衍射方向垂直。只有垂直入射到外腔镜60并经由外腔镜60反射，能够返回到出射激光单元的光束能够形成有效种子光进行起振，不能反馈到出射激光单元的光束被截止或损耗掉，由于每个谐振单元的光栅入射角不同，而衍射角相同，因此使得每个激光单元谐振在不同的波长。

以内置19个激光单元标准的厘米巴条作为光谱合束单元为例，单元发光区宽度为100μm，周期间隔为500μm，前腔面镀增透膜，透过率＞99.5%，TE线偏振光，所采用的变换透镜20的焦距为300mm，透射光栅30的光栅常数为625nm，线数为1600线/mm，对于波长为976nm的激光利特罗角为51.33°，色散为2.56mrad/nm，对S偏振态光均具有95%以上的衍射效率。

在该对比例中，采用单片光栅的常规光谱合束结构光谱合束，在透射光栅30处的入射角和衍射角均为51.33°，根据光谱合束原理，19个激光单元的中心谐振波长如表1所示，中心谐振波长为976nm，最大谐振波长为981.80nm，最短波长为970.09nm，整个带宽为11.71nm，远大于光纤泵浦所需的4nm要求，因此该光源不能用于光纤激光器泵浦。

实施例1

基于图4所示的原理，采用本发明的光谱合束装置结构，具体采用透射光栅30和反射光栅对（第一反射光栅40和第二反射光栅50）的线数也均为1600线/mm，按照图1方式发生五次衍射，首先入射到透射光栅30，入射角度和衍射角均为51.33°，发生第一次衍射，经过透射光栅30衍射后的光在第一反射光栅40的入射角为51°，则在第一反射光栅40发生第二次衍射，衍射角为51.67°返回到透射光栅30，在透射光栅30的入射角为50.66°，并发生第三次衍射，对应的衍射角为52.02°，再以入射角51°入射到第二反射光栅50，发生第四次衍射，再以衍射角51.67°返回到透射光栅30，在透射光栅30入射角为51.35°，并发生第五次衍射，最后以衍射角为51.32°射向外腔镜60，并且两侧其余的激光单元在第五次衍射时在透射光栅30上发生重合。为了达到高的衍射效率，在空间位置足够条件下，所有光栅的入射角与衍射角尽量接近利特罗角，此时两个反射光栅夹角为154.65°，第一反射光栅40与透射光栅30的夹角为77.67°，第二反射光栅50与透射光栅30的夹角为76.98°。而且，可以通过调节外腔镜60的角度，将中心谐振波长微调至所需值。根据光栅衍射方程，对应各单元的中心谐振波长如表2所示，中心谐振波长仍为976nm，最大谐振波长为977.16nm，最短波长为974.82nm，整个带宽为2.34nm，光谱宽度被有效压缩5倍，满足光纤泵浦所需的4nm要求，因此该光谱合束装置结构即光源可以用于光纤激光器泵浦，从而拓展了光谱合束光源的应用。

对比例2

中红外波段的光栅常数大，单位尺寸线数少，如3~5μm波段的商用光栅线数为120~300线/mm，色散能力差，常规光谱合束结构产生的光谱间隔大，如文献External cavityspectral beam combining of 4.6 μm emitting quantum cascade laser arrays(Conference Digest - IEEE International Semiconductor Laser Conference, 2010:51-52)报道的光谱合束8个量子级联激光器，采用300线/mm，闪耀波长为4.8μm的闪耀光栅，对应光谱合束后的整个光谱宽度为160nm左右，单元之间的光谱间隔达到23nm左右，导致光谱合束单元数量少。

实施例2

针对对比例2中技术方案所存在的问题，采用本发明的光谱合束装置结构，具体如图1中所示的结构，通过透射光栅30与反射光栅对的叠加使用，实现五次衍射，对应即可以将光谱宽度压缩到32nm左右；除采用图1所示结构之外，还可以在保持整体160nm的谐振带宽，同时增加合束单元数量，可以实现额外四倍数量的激光单元光谱合束，进而倍数提高光谱合束功率。

对比例3

文献CW 50W/M2 = 10.9 diode laser source by spectral beam combiningbased on a transmission grating[J].optics express, 2013, 21(3): 3627-3632报道了一种基于透射光栅进行光谱合束的结构，与图4所示结构一致，采用焦距150mm的变换透镜对19个前腔面增透（R<0.5%）的970nm激光单元进行光束变换，采用光栅周期为1600线/mm的透射光栅30进行衍射，然后由20%反射率的外腔镜60进行反馈实现光谱合束，合束后的输出光谱为24.1nm。从图4中可以看出，激光芯片12的出光腔面距离光栅的距离至少为300mm。尽管入射光和衍射光与透射光栅30的角度为利特罗角，可以获得高的衍射效率，但是入射光和衍射光的夹角达到78.8°，几乎成直角，导致整个光源结构占用空间大，如外腔镜60距离光栅距离为100mm，则直接在X方向增大近100mm的尺寸，且外腔镜60完全处于光谱合束结构的远端，不易实现稳定结构。

实施例3

针对对比例3中技术方案所存在的问题，采用本发明的光谱合束装置结构，具体如图1中所示的结构，直接采用反射光栅对与单片透射光栅30组合，光栅线数仍然为1600线/mm，保持同样的24.1nm合束光谱带宽，若经过五次衍射，则可以将变换透镜20焦距减小至30mm，不考虑光栅对光路的折叠效果，则激光芯片12到最后一次衍射光栅的物理距离直接降至60mm，叠加上光栅的折叠效果，该物理距离更短，即在Z方向上的空间尺寸至少变为原来的1/5。同时衍射后的光路与入射激光形成叠加，并将反射光栅对与透射光栅30紧挨着放置，则无需考虑在X方向空间增加，大大减小了该方向的尺寸，因此无论从X或者Z方向，合束光源的尺寸变得更小。在其他的实施例中，还可以采用更多的透射光栅，使得合束光源的尺寸可以进一步缩小。

实施例4

如图2所示，是本发明第二种实施例的光谱合束装置结构示意图，为了更直观的了解核心光路，在该示意图中省略了分布在两侧的第二激光光束1011和第三激光光束1021的示意。在该实施例中，可以在不改变激光单元位置和变换透镜20焦距情况下，通过调节第一反射光栅40和第二反射光栅50的尺寸、相对位置和角度等参数，使合束激光在以第一反射光栅40和第二反射光栅50构成的波导结构中来回衍射，并通过内置透射光栅30，可以使光束实现更多的衍射次数叠加，具体如图2所示，实现9次衍射叠加；当然也可以通过反射光栅的调节，进一步增加衍射次数，从而在不增加光栅元件下，数量级提升色散元件的色散能力，实现更窄谱宽的合束激光输出。

实施例5

如图3所示，是本发明第三种实施例的光谱合束装置结构示意图，为了更直观的了解核心光路，在该示意图中同样也省略了分布在两侧的第二激光光束1011和第三激光光束1021的示意。在该实施例中，除了采用单片透射光栅30外，也可以通过增加透射光栅30的数量来提升衍射次数。具体如图3所示，相对于单片透射光栅30和反射光栅对的组合，增加单片透射光栅30的数量可以将衍射次数由10次增加至14次，可以快速增加衍射数量，进而快速提升色散元件的色散能力。当然增加的衍射次数和光束在反射光栅对的来回衍射次数有关，透射光栅的数量可以进一步增加。这也为进一步提升色散元件色散能力提供有效的技术途径。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种光谱合束装置，其特征在于，所述光谱合束装置包括激光单元阵列、变换透镜、反射光栅、透射光栅以及外腔镜；所述反射光栅为两个或两个以上，反射光栅之间互不平行；所述透射光栅设置于两个或两个以上的所述反射光栅之间，任意一个透射光栅与任意一个反射光栅互不平行；

所述激光单元阵列输出激光光束，所述激光光束经过所述变换透镜作用，以不同角度入射至所述透射光栅，经过所述透射光栅衍射后再入射至所述反射光栅；所述激光光束经过所述透射光栅和所述反射光栅多次衍射后，输出至所述外腔镜。

2.如权利要求1所述的光谱合束装置，其特征在于，所述激光单元阵列包括设置于中间位置的第一激光单元，以及分别对称设置于所述第一激光单元两侧的第二激光单元和第三激光单元。

3.如权利要求1所述的光谱合束装置，其特征在于，所述透射光栅为一个。

4.如权利要求1所述的光谱合束装置，其特征在于，所述透射光栅为两个或两个以上。

5.如权利要求1所述的光谱合束装置，其特征在于，所述反射光栅为一级衍射光栅，所述反射光栅一级衍射效率大于90%，所述反射光栅的衍射偏振方向与所述激光光束的偏振方向匹配。

6.如权利要求1所述的光谱合束装置，其特征在于，所述透射光栅为负一级衍射光栅，所述透射光栅的负一级衍射效率大于90%，所述透射光栅的衍射偏振方向与所述激光光束的偏振方向匹配。

7.如权利要求1所述的光谱合束装置，其特征在于，所述激光单元阵列包括激光单元，所述激光单元包括激光器件和光学元件，所述光学元件对所述激光器件输出的激光光束进行准直、整形或偏振方向调整中的至少一种，所述激光器件在输出激光光束的端面镀有增透膜。

8.如权利要求7所述的光谱合束装置，其特征在于，所述激光器件为半导体激光器、光纤激光器或者全固态激光器。

9.一种光谱合束方法，其特征在于，所述光谱合束方法通过权利要求1～8任意一项所述的光谱合束装置实现，所述光谱合束方法包括步骤：

S1、所述激光单元阵列输出激光光束；

S2、所述激光光束经过所述变换透镜作用，以不同角度入射至所述透射光栅；

S3、所述激光光束经过所述透射光栅衍射后，再入射至所述反射光栅进行衍射；

S4、所述激光光束经过所述透射光栅和所述反射光栅多次衍射后，输出至所述外腔镜。

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