CN209103019U - 激光合束装置 - Google Patents

Abstract

该实用新型涉及一种激光合束装置，包含多个激光输入口和一个激光输出口，能够将输入装置的多路激光合束，在不需要切换光路中任何光学元件或机械结构件的情况下，实现多路激光输入后经同一激光输出口输出，具有结构简单，稳定性好，光束指向性稳定，可兼容多种不同激光光源，输入输出方式灵活，不改变输入光源的偏振等光学性质的优点。

Description

激光合束装置

技术领域

本实用新型涉及激光光路切换技术领域，特别涉及一种激光合束装置。

背景技术

激光的应用十分广泛。许多光学的研究领域内，在同一个系统中经常需要使用多种不同的激光对同一个样品进行实验测试或研究。例如在拉曼光谱测量时，使用不同波长的激光进行拉曼光谱测试，若不同波长的激光所测得的信号峰位置均相同，则可以确定该信号峰是样品的拉曼位移信号而非其他信号。

波长可调的激光器所输出的激光其线宽一般较宽，在拉曼光谱测量等对激光线宽有较高要求的领域内，这类激光器通常是不能满足要求的。大多数的光学系统仅设置一个激光输入口，若需要更换激光，由于光路的光源位置变了，因此往往需要重新调试整个系统的光路，这是一个非常繁琐且低效率的工作。多个不同窄线宽的单纵模激光间的切换，可以通过切换机械结构来实现，然而在一些高精度要求的应用场合，例如在高倍显微镜下的一些应用场合，普通机械结构的稳定性、重复精度等性能往往达不到要求。光学系统的激光输入口若采用光纤输入的方式能够较好得避开输入光源的空间位置不稳定性问题，但是光纤会损失光源一定的能量，且会引入激光脉冲展宽等其他问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光合束装置，能够将输入激光合束装置的多路激光合束，在不需要切换光路中任何光学元件或机械结构件的情况下，实现多路激光输入后经同一激光输出口输出。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种激光合束装置，包括：壳体；激光输入口，设置于所述壳体的第一侧壁，至少为两个，用于供激光光束输入，且每一激光输入口都对应用于输入一种波长的激光光束；合束部，设置于所述壳体的内部，与所述激光输入口的位置相对应，用于对自各个所述激光输入口输入的具有不同波长的激光光束进行合束，使所述激光光束自一激光输出口输出；所述激光输出口设置于所述壳体的第二侧壁，所述第二侧壁与所述第一侧壁相对，用于供合束后的激光光束自所述激光合束装置出射。

可选的，所述激光输入口处设置有光纤光束准直透镜。

可选的，所述激光输出口出设置有空间光汇聚透镜，用于汇聚空间光到光纤中。

可选的，所述激光输入口的个数为3个，依次设置在所述壳体的第一侧壁上，且自所述激光输入口输入的激光光束的波长按所述激光输入口在所述侧壁上的排布顺序递增或递减。

可选的，所述壳体为长方体壳体。

可选的，所述合束部包括：反射镜，与所述激光输入口一一对应设置，用于使自所述激光输入口输入的激光光束发生转向；二向色镜，具有垂直于所述激光输出口的反射角度和透射角度，使得被所述二向色镜反射的激光光束能够直接通过所述激光输出口输出，被所述二向色镜透射的激光光束也能够直接通过所述激光输出口输出。

可选的，入射所述二向色镜的激光光束包括所述反射镜的反射光，以及相邻二向色镜的反射光。

可选的，三个激光输入口沿所述第一侧壁从上至下依次设置，且自三个激光输入口输入的激光光束的波长从上至下依次递增。

可选的，所述反射镜和所述二向色镜均通过俯仰角调节装置安装至所述壳体内，使得所述反射镜和所述二向色镜具有可调的俯仰角

本实用新型的激光合束装置具有至少两个激光束入口、单一的激光输出口以及合束部，可以将输入至所述激光合束装置的所有激光光束都合束成一束进行输出。在不需要切换光路中任何光学元件或机械结构件的情况下，实现多路激光输入后经同一激光输出口输出。

附图说明

图1为本实用新型的一种具体实施方式中激光合束装置的结构示意图。

图2为本实用新型的一种具体实施方式中所述激光合束装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的一种激光合束装置进一步详细说明。

请参阅图1，为本实用新型的一种具体实施方式中激光合束装置的结构示意图。

在该具体实施方式中，所述激光合束装置包括：壳体3；激光输入口1，设置于所述壳体3的第一侧壁，至少为两个，用于供激光光束输入，且每一激光输入口1都对应用于输入一种波长的激光光束；合束部2，设置于所述壳体3的内部，与所述激光输入口1的位置相对应，用于对自各个所述激光输入口1输入的具有不同波长的激光光束进行合束，使所述激光光束自一激光输出口6输出；所述激光输出口6设置于所述壳体3的第二侧壁，所述第二侧壁与所述第一侧壁相对，用于供合束后的激光光束自所述激光合束装置出射。

所述激光合束装置的激光输入口1可以是空间光输入，也可以是光纤输入；所述激光合束装置的激光输出口6可以是空间光输出，也可以是光纤输出；所述激光合束装置内部激光均为空间平行光。在一种具体实施方式中，当激光光束以光纤的方式输入所述激光合束装置时，所述激光输入口1处还设置有光纤准直透镜以对入射激光进行准直。当以空间光形式输入所述激光合束装置时，则激光输入口1不含光纤准直透镜。所述激光输出口6采用光纤输出时，所述激光输出口6处设置有空间光汇聚透镜，用于将出射激光汇聚到光纤中。

在一种具体实施方式中，所述激光输入口1的个数为3个，依次设置在所述壳体3的第一侧壁上，且自所述激光输入口1输入的激光光束的波长按所述激光输入口1在所述侧壁上的排布顺序递增或递减。

在该具体实施方式中，所述的激光合束装置包括第一激光输入口1、第二激光输入口1和第三激光输入口1，为所述激光合束装置的激光输入口1。

在一种具体实施方式中，所述壳体3为长方体壳体。实际上，所述壳体3也可以呈其他形状，如正方体。只要设置在所述壳体3侧壁上的激光输入口1和激光输出口6的相对位置不变即可。

在一种具体实施方式中，所述合束部2包括：反射镜4，与所述激光输入口1一一对应设置，用于使自所述激光输入口1输入的激光光束发生转向；二向色镜5，具有垂直于所述激光输出口6的反射角度和透射角度，使得被所述二向色镜5反射的激光光束能够直接通过所述激光输出口6输出，被所述二向色镜5透射的激光光束也能够直接通过所述激光输出口6输出。

所述合束部2包含的反射镜4和二向色镜5的具体排布方式和具体个数需要根据实际需求来确定。一般的，只要所述激光输入口1和激光输出口6之间的相对位置保持不变，即可确定所述反射镜4和二向色镜5的排布方式和排布位置。

在该具体实施方式中，任一路由所述激光输入口1输入的激光都会经过所述合束部2的两种光学元件的组合实现合束传播。

在一种具体实施方式中，入射所述二向色镜5的激光光束包括所述反射镜4的反射光，以及相邻二向色镜5的反射光。在选取设置在某位置上的二向色镜5时，需要根据预定的需要传播的激光光束的波长来确定。如需要使用二向色镜5反射波长为360nm的激光光束，则需要选用能够反射波长范围最短不小于360nm的二向色镜5。

在所述合束部2设置有多个二向色镜5或者反射镜4时，还需要考虑二向色镜5是否需要具有对从其他光学元件出射的激光光束的透射功能。

在一种具体实施方式中，三个激光输入口1沿所述第一侧壁从上至下依次设置，且自三个激光输入口1输入的激光光束的波长从上至下依次递增，自所述激光输入口1输入的激光光束的光轴与自所述激光输出口6输出的光束的光轴在同一水平面内。

在一种具体实施方式中，所述反射镜4和所述二向色镜5均通过俯仰角调节装置安装至所述壳体3内，使得所述反射镜4和所述二向色镜5具有可调的俯仰角。

在一种具体实施方式中，也可根据需要设置所述激光输入口1的个数为大于3个。此时，所述合束部2内包含的光学元件(反射镜4和二向色镜5)需要根据激光输入口1进行再排布。

在一种具体实施方式中，所述合束部2内包含的光学元件是可插拔、可拆卸、可替换的。当具有其他数目的激光输入口1时，可根据需要调整所述合束部2内设置的光学元件的位置和各个位置光学元件的类型。

在图1所示的具体实施方式中，所述合束部2包括三个反射镜4和三个二向色镜，均安装在俯仰角度可调的结构上。每一个二向色镜5反射小于一定波长(此波长大于输入激光的波长)的激光，透射大于一定波长(此波长大于输入激光的波长)的激光。

实施例1:

请参阅图2，为本实用新型的一个具体实施方式中所述激光合束装置的光路示意图。在该具体实施方式中，包括三个激光输入口1，且所述三个激光输入口1沿所述第一侧壁从上到下分布，分别用于输入波长为532nm的激光、波长为633nm的激光以及波长为785nm的激光。

在该具体实施方式中，经所述激光合束装置输入的激光光束经由空间光方式输出，且所述第一激光输入口、第二激光输入口和第三激光输入口中分别包含了一个准直透镜，用于将光纤输入的发散光准直成平行的空间光。

所述第一至第四反射镜均固定在俯仰角度可调的结构上，所述第一二向色镜51为633nm二向色镜，反射633nm的激光，透射785nm的激光；所述第二二向色镜52为532nm二向色镜，反射532nm的激光，透射633nm及785nm的激光。

对于532nm的输入激光，调节第一反射镜41和第二二向色镜52可以改变激光输出口所输出的激光光轴；对于633nm的输入激光，调节第二反射镜42和第一二向色镜51，能够使633nm激光在输出端6输出后与532nm激光的输出光光轴同轴；对于785nm的输入激光，调节第三反射镜43和第四反射镜44，能够使785nm激光在输出端6输出后与532nm激光及633nm激光的输出光光轴同轴。

由于在激光输入口1分别做了准直，因此能够避免使用同一颗透镜对不同波长做准直时造成的色差问题。任意一路激光输出时的光轴方向都在一定范围内可调，增大了整个装置的灵活性，同时也能够保证所有输入激光在输出时是同轴的。使用时只需要开启相应的激光器便能够得到需要的激光，可以实现任意单波长输出，也可实现多波长同时输出；由于装置中没有使用偏振元件等其他复杂的光学元件，仅使用了透射及反射的简单光学元件，因此整个装置不会改变输入光源的偏振特性等光学性质，系统灵活性及稳定性良好，光路指向性稳定。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种激光合束装置，其特征在于，包括：

壳体；

激光输入口，设置于所述壳体的第一侧壁，至少为两个，用于供激光光束输入，且每一激光输入口都对应用于输入一种波长的激光光束；

合束部，设置于所述壳体的内部，与所述激光输入口的位置相对应，用于对自各个所述激光输入口输入的具有不同波长的激光光束进行合束，使所述激光光束自一激光输出口输出；

所述激光输出口设置于所述壳体的第二侧壁，所述第二侧壁与所述第一侧壁相对，用于供合束后的激光光束自所述激光合束装置出射。

2.根据权利要求1所述的激光合束装置，其特征在于，所述激光输入口处设置有光纤光束准直透镜。

3.根据权利要求1所述的激光合束装置，其特征在于，所述激光输出口处设有空间光汇聚透镜，用于汇聚空间光到光纤中。

4.根据权利要求1所述的激光合束装置，其特征在于，所述激光输入口的个数为3个，依次设置在所述壳体的第一侧壁上，且自所述激光输入口输入的激光光束的波长按所述激光输入口在所述侧壁上的排布顺序递增或递减。

5.根据权利要求4所述的激光合束装置，其特征在于，所述壳体为长方体壳体。

6.根据权利要求5所述的激光合束装置，其特征在于，所述合束部包括：

反射镜，与所述激光输入口一一对应设置，用于使自所述激光输入口输入的激光光束发生转向；

二向色镜，具有垂直于所述激光输出口的反射角度和透射角度，使得被所述二向色镜反射的激光光束能够直接通过所述激光输出口输出，被所述二向色镜透射的激光光束也能够直接通过所述激光输出口输出。

7.根据权利要求6所述的激光合束装置，其特征在于，入射所述二向色镜的激光光束包括所述反射镜的反射光，以及相邻二向色镜的反射光。

8.根据权利要求4所述的激光合束装置，其特征在于，三个激光输入口沿所述第一侧壁从上至下依次设置，且自三个激光输入口输入的激光光束的波长从上至下依次递增。

9.根据权利要求6所述的激光合束装置，其特征在于，所述反射镜和所述二向色镜均通过俯仰角调节装置安装至所述壳体内，使得所述反射镜和所述二向色镜具有可调的俯仰角。