TWI565973B - 用以於泵激雷射陣列中結合光源之方法與設備 - Google Patents

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Description

用以於泵激雷射陣列中結合光源之方法與設備 【相關申請案之交叉引用】
本發明主張申請於2011年5月31日之美國申請案第13/118,939號之優先權權益，該申請案的揭示內容為本案之根據，在此藉由引用之方式而整體併入本文。
本發明概略地關於用於結合來自多個來源之光的光學設備，且更特定言之，係關於用於雷射光源之空間結合的設備及方法，該空間結合具有一定程度之免受干擾，例如免於泵激雷射的干擾。
有許多應用係用於結合雷射及其他固態光源。一般而言，當一應用需要比單一雷射源所能提供的還要多的能量時，常見的解決方式是結合具有相同波長之二個以上的雷射。由於額外的雷射係在一實體上相異的位置，結合並將雷射輸出光束一起堆疊(stack)就變得必要，以儘可能減少在合併輸出光束中的「廢置空間」(dead space)。
當以此種方式結合雷射時，經常需要儘可能使合併光源小一點(也就是為了有最小的集光率(etendue))，使得合併光束的能量可確實且有效率地集中並轉移到另一光學系統。如果雷射發出偏振光，一般的結合解決方案係 利用偏振光學元件及表面的偏振結合(polarization combining)。若波長差及偏振狀態都不能被運用以合併雷射光，則必須使用空間組合。空間組合必需定位雷射源並以一種小巧、精確的配置重新導向光纖，使得合併光束可儘可能緊密結合在一起，以提供光源能量而又儘可能維持低集光率。
多個來源之空間結合特別有益的其一應用係在用於光纖雷射之泵激激發(pump excitation)中。在光纖雷射中，有效的增益介質是摻雜合適之稀土元素的光纖。泵激能量可從數種類型的來源提供，例如使用一組光纖耦合(fiber-coupled)於增益介質的多個雷射二極體。藉由使用多個泵激源，就可將更大光能導引至增益介質。運用多個雷射源亦允許各個泵激雷射以一較低功率層級運作而得到一既定放大器增益，藉此延長泵激雷射的壽命及放大器的可靠性。此亦在該些泵激雷射其中一個故障時，提供某些冗餘度。
由於泵激能量需要一單一波長，所以個別來源必須相當符合，使得雷射二極體成為一個實用的選擇。然而，雷射二極體不提供截面為圓形的光束，亦即，圍著一中心軸線具有高度對稱的能量分布。相反的，輸出光的長寬比極不對稱，在垂直方向具有明顯不同的發散角，以致產生之輸出光束的長度(被認為係沿著「慢」軸)可為其寬度(被認為係沿著「快」軸)的數倍。此種不對稱的特性，使得需要儘可能緊密堆疊該等成份輸出光 束，以形成具有更接近對稱之長寬比的一合成光束。作為一限制因素，用於接受該泵激能量之該輸入光纖具有一相對較小的數值光圈(numerical aperture，N.A.)，其限制該輸入合成光束的角範圍(angular extent)，且使得需要儘可能減少成份光束之間的廢置空間。
在已經實施或提出以結合雷射源作為泵激雷射的解決方案中，其一為具有垂直交錯之雷射二極體及相應之反射鏡的模組化泵激模組。第1A圖及第1B圖分別顯示此類型之典型泵激模組10的俯視圖及側視圖。以此種作法，三個雷射12a、12b及12c之各者，透過一對應柱狀透鏡14a、14b及14c，將一光束分別導引至一反射鏡16a、16b及16c。濾光片30提供免於反饋光(feedback light)FB的一個保護措施，之後會更詳細說明。一合成光束28接著由一透鏡18聚焦進入一光纖20，以用作泵激能源。在各個雷射12a、12b及12c的末端上亦有一額外透鏡，在該等圖式中並未顯示。
如第1B圖的側視圖所示(其中的垂直距離經刻意誇大以清楚顯示)，該些雷射12a、12b及12c及其相應的柱狀透鏡14a、14b及14c，以及反射鏡16a、16b及16c係為垂直交錯。此類反射組件配置讓成份輸出光束之間留有少許容許空間(tolerance)。例如，來自雷射12a的光被反射鏡16b的頂端所切割。同樣地，來自雷射12b的光被反射鏡16c的頂端所切割。第1A圖的嵌圖W顯示合成光束28的形成，係藉由來自雷射12a的一輸出光 束22a、來自雷射12b的一輸出光束22b及來自雷射12c的一輸出光束22c。在該些輸出光束之間必須有些廢置空間24，因為需要有容許空間以藉由該些折疊反射鏡16b及16c以通過該等光束。
在此參考第1A圖及第1B圖所介紹之解決方案已被證明有效，但是仍有改善空間。製造上的容忍度緊，只有少許生產變化空間。各組件必須精確地校準，使得光正確地自反射鏡16a、16b及16c重新導向。由於各雷射係反射自一不同反射鏡，在操作期間反射鏡16a、16b及16c之間的溫度變化負面地影響該系統的校準。由於實際的理由，顯然此類型的解決方案只允許合併有限數量(三個以下)的雷射。該合成輸出光束的長寬比由結合系統的設計所限制。
其他所提出用於光束成形及結合的解決方案，諸如運用有角光管或運用結合反射鏡的各種配置，該等解決方案欠缺所需要的條件且定出其他限制，例如藉由限制能被合併之雷射的數目及配置，或藉由固定所產生光束的長寬比。該等用於合併個別光束以用於雷射泵浦光的習用解決方案，沒有強調由該光纖雷射本身所產生之反饋光所造成之可能傷害的問題。在該雷射中以高能量產生之雷射光係有一不同於該泵激雷射波長的波長。甚至若此光纖雷射光的一小部分找到回到該等泵激雷射的路，對於該等泵激雷射的傷害亦可能發生。為彌補該問題，泵激雷射二極體模組的製造商經常在該泵激模組的輸出 端增加一或更多個濾光片，以減弱任何來自該光纖雷射的反饋。第1A圖顯示沿合成光束28之路徑所提供的濾光片30，係用於此用途來減弱並阻擋反饋光FB。然而，此解決方案增加了泵浦光模組設計的成本及組件。
一般而言，濾光片越能有效減弱非所欲波長且透射所欲波長，則濾光片越為複雜且高成本。在透射與反射之間具有特別急劇轉折的濾光片，亦能在非所欲波長上展現更多所斷言的「回響」(ringing)或漣波(ripple)。此外，濾光片之效能隨時間的衰減，諸如由於高能量層級集中於濾光片表面的小區域，使得此解決方案在某些應用上較不令人滿意，且導致組件壽命縮短。
因此，能看出需要一種用於空間上合併光源的方法及設備，而該方法及設備適合使用可變數量的雷射二極體或其他雷射源，並有助於解決減少或消除來自一光纖雷射或其他泵激雷射源之反饋光的問題。
本發明的一個目的係增進雷射光束組合的技術。以此目的為依歸，本發明案提供一種用於提供具有一第一波長λ1之一泵浦光至一雷射的設備，該雷射發出一第二波長λ2，該設備包含：具有該第一波長λ1的一第一雷射，該第一雷射係可通電以將光沿著朝一第一方向的一第一軸線導引；具有該第一波長λ1的一第二雷射，該第二雷射係可 通電以將光沿著平行於該第一軸線之一第二軸線導引，其中該第一及第二軸線定義一第一平面P1；及一濾光設備，該濾光設備經配置以形成具有該第一波長λ1的一合成光束，該濾光設備係形成於一透明體上，該透明體係經配置在該經導引光之路徑中，且包含：(i)一第一濾光片，該第一濾光片形成於該濾光設備的一第一表面上，該第一表面經配置與該第一及第二軸線成一斜角，且該第一濾光片透射λ1並反射λ2；(ii)一第二濾光片，該第二濾光片形成於該濾光設備的一第二表面上，該第二表面平行於該第一表面，其中該第二濾光片反射λ1並透射λ2；(iii)一第三濾光片，該第三濾光片形成於該濾光設備的該第一表面上而與該第一濾光片共面，且其中該第三濾光片反射λ1並透射λ2；其中該濾光設備沿一第二平面P2重新校準該第一及第二軸線，該第二平面正交於P1且平行於該第一方向。在另一實施例中，本發明提供一種用於提供具有一第一波長λ1之一泵浦光至一雷射的設備，該雷射發出一第二波長λ2，該設備包含：具有該第一波長λ1的一第一雷射，該第一雷射係可通電以將光沿著朝一第一方向的一第一軸線導引；具有該第一波長λ1的一第二雷射，該第二雷射係可通電以將光沿著平行於該第一軸線之一第二軸線導引， 其中該第一及第二軸線定義一第一平面P1；及一濾光設備，該濾光設備經配置以形成具有該第一波長λ1的一合成光束，該濾光設備係形成於一透明體上，該透明體係經配置在該經導引光之路徑中，且包含：(i)一第一短波長穿透濾光片，該第一短波長穿透濾光片形成於該濾光設備的一第一表面上，該第一表面經配置與該第一及第二軸線成一斜角，且該第一濾光片透射λ1並反射λ2；(ii)一第一長波長穿透濾光片，該第一長波長穿透濾光片形成於該濾光設備的一第二表面上，該第二表面平行於該第一表面，其中該第二濾光片反射λ1並透射λ2；(iii)一第二長波長穿透濾光片，該第二長波長穿透濾光片形成於該濾光設備的該第一表面上，且其中該第二長波長穿透濾光片反射λ1並透射λ2；其中該濾光設備沿一第二平面P2重新校準該第一及第二軸線，該第二平面正交於P1且平行於該第一方向。
本發明的一特徵係運用短波長穿透及長波長穿透濾光片組件之組合以自個別成份光束形成該合成泵浦光束。
本發明的一優點係能夠調整自個別雷射光束所形成之該合成光束的長寬比，以及增加或減少在成份光束之間的廢置空間量。
本發明的另一優點係能夠合併來自一可變數目之雷射源的光，且無需極度昂貴的濾光片就能為該等光源提供 一定程度的保護。
對於習知技術之人士，本發明的其他所欲目的、特徵及優點可顯得或變得顯而易見。本發明係由隨附申請專利範圍所定義。
在此所顯示與介紹之圖式，係供以說明按照各不同實施例之一光學設備的主要操作原理及製造，而圖式中有若干個刻意並未繪製成顯示實際大小或比例。為了強調基本結構關聯性或操作原理，某種程度之誇大可為必須。例如，某些共面之結構可能在該等結構重疊時的視圖中顯示為彼此稍微位移。
在本發明的情境中，「頂部」及「底部」或「上方」及「下方」等用詞係為相對，並不表示一組件或表面的任何必要方位，但僅用以指稱及分辨相對表面，或是在一組件或材質塊裡的不同光徑。同樣地，關於該些圖式可使用「水平」及「垂直」等用詞，例如，用以描述在不同平面中校準的組件或光束的相對正交關係，但不表示組件相對於真正水平線及垂直線的任何必要方位。
「第一」、「第二」等等用詞之使用，不一定代表任何順序或優先關係，但為了更清楚辨識各個元件或時間間隔。在此所教示者並無固定之「第一」或「第二」元件；該些描述詞僅為在本發明之情境中清楚辨識某元件及其他相似元件。同樣地，在圖式及以下描述中，濾光片稱 號F1、F2、F3及F4被指定以識別不同濾光片，並協助識別濾光片功能；在此種部件編號中，並無隱含順序或優先關係，或是在光徑中之必要順序。
在本發明之情境中，被認為可於一特定波長「反射」或具反射性之一表面，將反射至少約95%具有該波長之入射光。被認為可於一特定波長「透射」或具透射性之一表面，將透射至少約80%具有該波長之入射光。對於光學濾光片，「短波穿透」(short wave pass)、「短波長穿透」(short wavelength pass)及「SWP」等用詞被認為等效；同樣地，「長波穿透」(long wave pass)、「長波長穿透」(long wavelength pass)及「LWP」等用詞被認為等效。
在本發明之情境中，「斜角」(oblique angle)一詞係用以表示一個自法線傾斜之一非正交角度，亦即，沿至少一軸線，距離90度或90度之整數倍至少約2度以上。以此概略定義，一斜角可為小於90度。
本發明之實施例提供用於對一光纖雷射或其他類型之雷射，以由複數個雷射源所發出之光所形成之一合成光束，來提供雷射泵浦光之設備及方法。本發明之實施例進一步提供該些泵激雷射源之濾光片對於該光纖雷射或其他類型之泵激雷射的洩出光(leakage light)之防護。
回頭參看第1A圖，濾光片30的功能係透射來自該泵浦光源、雷射12a、12b及12c的光，以及阻擋來自該高功率泵激雷射之反饋光FB。理想情況下，所有泵浦光被 透射，而所有反饋光FB被阻擋。如熟習光學領域者所眾知，接近100%可透射一波長範圍，且提供一不同波長範圍之接近100%衰減的高效能濾光片，可能昂貴且具備在自銳緣移除之波長處經常展現高度漣波之光譜特性。
作為範例，第2A圖顯示一短波長穿透濾光片之光譜特性曲線80，其對應波長描繪反射率百分比。曲線80顯示在約990nm之低反射率及超過約1010nm之高反射率之間有一陡峭轉折。此種類型之濾光片可被用於，例如，減弱來自一雷射之反饋光FB，該雷射需要990nm之泵浦光並發出1030nm以上之高功率雷射光。然而在實務上，用於一1030nm雷射之雷射泵浦光可具備一不同波長，諸如在一典型應用中係976nm，而此與該所發出波長之差超過50nm。再參看第2A圖，光譜特性曲線80顯示對於接近976nm的光有幾乎20%之反射率。因此，儘管自此種濾光片可具對反饋光FB之良好阻絕，但是在光譜特性曲線80中所斷言之漣波，亦具有減弱雷射激發所需之該泵浦光(976nm)的意外效果。
要減少成本並達成良好效能，一方面又減少漣波之效果，一種方式係以「堆疊」方式使用一系列低成本濾光片，沿該光徑依序放置兩個以上濾光片。堆疊濾光片對於減弱的淨效益係為相乘的；若第一及第二濾光片各具有0.01之透射率，則該些濾光片堆疊之後的組合產生一總透射率為0.0001。此外，較低效能之濾光片經常比在第2A圖所示之例子展現較少所斷言之漣波。此一堆疊 濾光片之作法能幫助利用較低效能之濾光片；然而，此作法對雷射泵激模組設計可能不合實際，因為不只對該設計增加了組件，並且需要額外體積或「底面積」以用於該光學裝置。
本發明之實施例以用於一光纖之一適當填充因數(fill factor)，解決有效率地結合雷射泵浦光的問題，同時減少或消除反饋光。該等功能之進行，係利用在一精巧套件中透射及反射濾光片之配置。本發明之實施例中所提供之發明性解決方案優勢在於，致使濾光片的使用而不須陡峭的轉折，同時對非所欲波長提供可觀的減弱。此外，本發明之實施例允許一種具可調整性之措施，以導引來自多個泵激雷射的光至一光纖之光圈，或至某些具有一有限數值光圈之其他系統的輸入端。
第2B圖之簡化示意圖顯示結合設備60之組件，並顯示雷射光之相關路徑，該結合設備使用濾光設備40，並具有濾光片以減弱非所欲波長，並重新校準光以形成一合成光束50。濾光片表面之間的距離經過誇大，以顯示光徑重新導向的原理。為顯示操作原理之目的，只顯示兩個雷射12a及12b，各者經通電分別透過一柱狀透鏡14a及14b沿一相應軸線A及B導引光。雷射12a及12b發出具有波長λ1的光，該些雷射係用以透過光纖20提供雷射泵浦光。濾光片F1、F2、F3及F4經形成並配置以在第2B圖中所顯示之路徑內選擇性地維持波長λ1，並自該路徑移除波長λ2。濾光片F1-F4係形成於一透明 折射體(諸如玻璃盤或塊)68的表面上，其導致光徑的折射而使軸線A經折射至折射體68內之一重新導向軸線A1，而軸線B經折射至折射體68內之一重新導向軸線B1。選擇性的第一濾光片F1係一短波長穿透濾光片，該濾光片經放置與該第一及第二軸線A及B成一斜角，並透射較短波長λ1及反射較長波長λ2。一第二濾光片F2經放置於遠離並平行於濾光片F1。濾光片F2係一長波長穿透濾光片，該濾光片反射較短波長λ1並透射較長波長λ2。一第三長波長穿透濾光片F3共面於選擇性的短波長穿透濾光片F1，且反射λ1及透射λ2。一第四短波長穿透濾光片F4透射較短波長λ1，並反射較長波長λ2。若組件有適當間距，則濾光設備40沿垂直於一第一平面並平行於軸線A及B延伸之一第二平面重新校準經重新導向之軸線A1及B1，該兩軸線初始係沿軸線A及B之該第一平面校準。共面者具有其習知涵義；平行的第一及第二薄膜濾光片，若該第一濾光片的任一層沿包含該第二濾光片之任一層的相同平面延伸，則該二濾光片可被認為共面。
在此所提供之描述及範例中，假設泵激雷射12a、12b之波長λ1小於泵激雷射波長λ2。此乃泵激雷射的一般狀況；然而，應能理解本發明之濾光設備40可被設計用於其他情況，在該些情況下λ1大於λ2，而濾光片F1-F4之光譜特性也具相應之改變。不論在何種情況，濾光片F1、F2、F3及F4可經形成並配置以在第2B圖中所顯 示之路徑內選擇性地維持波長λ1，並自該路徑移除波長λ2。
第2B圖之兩雷射模型可經延伸以允許合併三個以上之已通電雷射，並具備濾光功能以保護該些泵激雷射免於反饋光之能量。參見第2C圖之透視方塊圖，及相應之第2D圖之俯視圖和第2E圖之後視圖，顯示用於一雷射泵激模組之一結合設備60，該結合設備使用符合本發明之一實施例的濾光設備40。在泵激雷射陣列70中的泵激雷射12a、12b及12c之各者朝濾光設備40的一入射表面36發出光。泵激雷射12a沿發射軸線A發出；泵激雷射12b沿發射軸線B發出；而泵激雷射12c沿發射軸線C發出。泵激雷射12a、12b及12c發出具第一波長λ1的光；此光係用以作為至泵激雷射32的泵浦光，泵激雷射32發出具第二波長λ2的光，如第2D圖所示。泵激雷射光一般比被提供給其之泵浦光具備更長之波長。泵激雷射32係按照本發明之一實施例的光纖雷射。來自各雷射12a、12b及12c的光分別透過其相應柱狀透鏡14a、14b及14c而經導引。濾光設備40係形成於一透明體或透明盤42上，諸如一玻璃盤。具第一波長λ1的光透射穿過選擇性的短波長穿透濾光片F1，並進入透明盤42的折射材質。隨著後續在濾光設備40內之長波長穿透濾光片F2及F3間的反射，以及後續於短波長穿透濾光片F4之濾光，一開始平行透射並在一第一平面或第一方向互相校準的雷射光束，彼此沿一第二平面或 第二方向重新校準，該一第二平面或第二方向實質上正交於該第一平面，亦即離正交方向在約正/負2度內。任何來自泵激雷射32而具備第二波長λ2的游離反饋光FB，藉由反射自短波長穿透濾光片F4，經過長波長穿透濾光片F3及F2透射，並反射自選擇性的短波長穿透濾光片F1，而自濾光設備40內的光徑移除。如此阻絕反饋光FB，彷如利用濾光設備40之表面的多重堆疊濾光片的保護效果。
在第2D圖之俯視圖中，所發出雷射光束的軸線係沿一第一方向校準，該第一方向定義一第一平面P1，P1包含軸線A、B及C(該第一平面在第2C圖的視圖中係一概略水平平面，而在第2D圖係在頁面的平面上)。發射軸線A、B及C在平面P1中彼此等距離，而如第2D圖所示由一軸線間距26分隔。在濾光設備40的輸出端，該些合併光束在一第二正交方向重新校準，亦即軸線沿一正交平面P2(如第2D圖所示及第2E圖所代表，自頁面朝外垂直延伸)校準，而其中在平面P2中經濾光及合併之光的軸線間的距離小於在平面P1中入射光的軸線間距26。合併光束沿一合成軸線C2形成合成光束50。成份光束沿此方向間隔開，如第1A圖的範例中的嵌圖W中所示。對於第2D圖及以下之類似俯視圖圖式，濾光片F1及F3可能顯示成彼此遠離以允許更佳可見性。在本發明之實施例中，濾光片F1及F3共面。
因此，在參考第2B圖說明基本模式之後，第2C圖和 第2D圖及第2E圖的俯視及後視圖顯示在結合設備60中光束如何依次在濾光設備40內轉移，且從一濾光片導引至下一濾光片。沿軸線A的光經折射而沿一重新導向軸線A1朝後長波長穿透濾光片F2在盤42或其他折射體內行進，F2係形成於一後表面54上。自雷射12a所發出具有第一波長λ1的光，自長波長穿透後濾光片F2朝長波長穿透前濾光片F3沿軸線A1反射。軸線A1接著入射到前濾光片F3上，剛好在來自具第一波長λ1之雷射12b之光沿軸線B的進入點下方。後濾光片F2及前濾光片F3經處理或形成以反射來自光源12a-12c具備波長λ1的光回至濾光設備40中，並從濾光設備40往外透射來自泵激雷射32所發出之波長λ2的雷射光。如第2C圖所示，沿軸線B的光入射到盤42上的位置正好在長波長穿透前濾光片F3上方或通過F3之邊緣。由盤42之折射接著重新導引來自軸線B的入射光至與重新導向軸線A1校準的一重新導向軸線B1，其中軸線A1及B1的校準方向係正交於軸線A、B及C的初始校準方向(平面P1)。
繼續描述第2C、2D及2E圖中之光徑，具第一波長λ1之光的光軸A1及B1反射自長波長穿透後濾光片F2朝前濾光片F3回去。軸線A1及B1現在反射自長波長穿透前濾光片F3，正好在來自雷射12c的光沿軸線C的進入點下方。又如第2C圖所示，沿軸線C的光入射到盤42上的位置正好在前濾光片F3上方或通過F3之邊緣。 由盤42之折射接著重新導引來自軸線C的入射光至與重新導向軸線A1及B1校準的一重新導向軸線C1，其中軸線A1、B1及C1的校準方向係正交於軸線A、B及C的初始校準方向(平面P1)。在第2C、2D及2E圖的三個雷射實施例中，沿重新導向軸線A1、B1及C1之波長λ1的光再自長波長穿透後濾光片F2反射至前濾光片F3，並穿過短波長穿透濾光片F4離開盤42，以此形成合成光束50。選擇性的透鏡48將合成光束50朝一光纖或其他裝置聚焦以導引至泵激雷射32，如第1A圖所示。
跟隨第2C-2E圖中所示之實施例的各光徑，可看出各光徑遇到全部四個濾光片F1-F4。來自各雷射源12a-12c的入射光入射短波長穿透濾光片F1及F4上各一次。來自雷射12c的C-C1光徑亦入射至長波長穿透後濾光片F2上一次，並至長波長穿透前濾光片F3上一次。來自雷射12b的B-B1光徑入射至長波長穿透後濾光片F2上兩次，並至長波長穿透前濾光片F3上兩次。來自雷射12a的A-A1光徑入射至長波長穿透後濾光片F2上三次，並至長波長穿透前濾光片F3上三次。應能理解因有此類配置，來自泵激雷射的反饋光FB可被大大減少，且實質上免於到達該些泵激雷射。因此，如第2B圖所示之該四個濾光片F1-F4的配置有效地對於任意數目的雷射提供堆疊濾光片之效能。如先前所說明的，短波長穿透濾光片F1係選擇性的。在另一實施例中，僅提供一短波長穿透濾光片，該短波長穿透濾光片可位在如第 2B-2E圖中濾光片F1或濾光片F4的位置。若未使用短波長穿透濾光片F1，則一般在該對應表面上將提供一抗反射(AR)塗層。
第2A圖顯示當使用在一小範圍的波長內有相對急遽轉折之濾光片可能發生的問題。若使用第2B-2E圖之實施例，則考量由濾光設備40提供之堆疊濾光片效應如何減弱非所欲反饋光FB(甚至當長波長穿透濾光片F3及F2具適中品質時)，是有益的。
參看第3A圖，顯示對於符合本發明之一實施例之短波長穿透(SWP)濾光片F1及F4，其關於透射率的光譜特性曲線82。如曲線82所顯示，非所欲之1030 nm反饋光FB有部分透射。然而，在光徑中有兩個短波長穿透濾光片的實施例中，即使各濾光片允許3%透射率(.03)，1030 nm的光將透射穿過該兩短波長穿透濾光片F1及F4的百分比將為：(.03)2=0.0009或0.09%
參看第3B圖，顯示對於符合本發明之一實施例之長波長穿透(LWP)濾光片F2及F3，仍是關於透射率的光譜特性曲線84。如曲線84所顯示，非所欲之1030 nm反饋光FB仍有部分反射。然而，堆疊濾光片效果在此也發揮效益。考量第2C圖之範例性系統，當長波長穿透前濾光片F3及長波長穿透後濾光片F2藉由透射96%的光來減弱FB，以及短波長穿透濾光片F1及F4藉由反射97%的光來減弱FB，由泵激雷射12c所可能接收之 FB光之百分比係為其乘積：(.04)2(.03)2=0.00000144或0.000144%
由泵激雷射12b所可能接收之FB光之百分比如下：(.04)4(.03)2=2.304 E-7=0.0000002394或0.00002394%
由泵激雷射12a所可能接收之FB光之百分比如下：(.04)6(.03)2=3.6864 E-12=0.0000000000036864或0.00000000036864%
因此，已能看出濾光設備40對於減弱來自泵激雷射的游離反饋光提供明顯優勢，本質上將任何反饋光FB減少至可忽略的程度，藉此助以保護泵激雷射12a-12c免於破壞。藉由在此配置中堆疊濾光片而提供反饋光FB的極度減弱，因此即使所使用之濾光片具備中等之個別效能，其組合所提供之總合光譜特性亦可能超過使用單一濾光片所能達成之光譜特性。
第2D圖亦顯示所提供之選擇性吸收器56的位置，該吸收器係作為一種光泵激組件，以吸收來自泵激雷射32的游離反饋光FB。其一吸收器56係放置於靠近後表面54，以吸收透射穿過長波長穿透後濾光片F2的光。另一吸收器56顯示為放置於靠近入射表面36，並校準長波長穿透前濾光片F3之一部分的頂邊緣。吸收器56可被形成於長波長穿透濾光片F3或F2的後表面上，或是單獨形成並間隔放置於濾光設備40表面旁邊。
仍是參看第2D圖，本欲吸收來自泵激雷射32而不經 意地透射穿過前及後濾光片F3及F4之反饋光FB的吸收器56，於更靠近該泵浦光之離開點Q處將接收來自反饋光FB的更高部分能量。在由長波長穿透濾光片F3及F2之重複減弱之後，舉例而言，反饋光FB僅有一可忽略部分可能透過表面36或透過進一步遠離離開點Q的表面54被透射。因此，吸收器56不一定延伸濾光片F3及F2的完整長度，或是例如可能依照其距點Q的距離而有可變之厚度。
如第2C-2E圖所顯示，光以一入射斜角經導引朝向濾光設備40。在由至少軸線A及B所定義的平面，亦即第2D圖中之平面P1內的傾斜入射，使光沿各軸線折射重新導向，因此來自一第一軸線的光與沿相鄰軸線的入射光校準，該來自第一軸線的光係自長波長穿透濾光片F3及F2反射。在第2D圖中沿軸線C之角度係顯示為相對於表面36的法線而標示為α，且在入射表面36及任何入射軸線A、B及C之間，而落在平面P1內。在本揭示案的情境中，入射角度α被認為係平面內(in-plane)角度。
除了在平面P1中相對於進入光的傾斜入射，濾光設備40相對於平行於平面P1的一軸線也有傾斜量。有利的是，此傾斜可調整，且給予濾光設備40能力去控制合成光束50的長寬比。如此調整在成份光束之間的距離，亦即第1A圖中顯示之廢置空間24。第4圖的透視圖顯示用於調整傾斜的一傾斜軸52。傾斜軸52平行於包含 光軸A、B及C的該平面(第2D及2E圖中的平面P1)。繞傾斜軸52旋轉改變入射表面36相對於光沿軸線A、B及C的入射角度，並對於波長λ1的光從長波長穿透前濾光片F3及長波長穿透後濾光片F2反射的角度產生相應改變。在一實施例中，隨同濾光設備40所提供之裝配硬體允許繞傾斜軸52旋轉調整，諸如在初始校準及結合設備60的設定期間。一或更多個吸收器56亦可隨濾光設備40旋轉時繞傾斜軸52旋轉。
第5圖的剖面圖顯示繞傾斜軸52傾斜對成份光束50的影響。在第5圖頂部，有第一傾角θ1，其中傾角θ1係相對於一法線(在第5圖的表示圖中係垂直)，而輸出光束22a、22b及22c以廢置空間24的量間隔開。如在第5圖下方部分所示，若傾斜至一較小傾角θ2，則因此減少在輸出光束22a、22b及22c之間的廢置空間24的量。如此改變光束50的長寬比，該長寬比可以由濾光設備40形成之合成光束的x對y的比例或高對寬的比例表示。做為參考，傾角θ1及θ2係相對於第2D圖之平面P1的一垂直線而傾斜，該垂直線在第5圖中顯示為虛線L1。在第5圖的剖面圖中平面P1係正交於頁面，且沿A、B及C軸線。
如第5圖所示，以單一傾斜調整而能改變長寬比的能力，對於形成合成光束50以輸入至光纖20或其他光學裝置係為有利的。舉例而言，第6A圖及第6B圖顯示自一具有三個雷射之設備所量測到的能量強度空間分布， 該具有三個雷射之設備以兩不同傾角使用濾光設備40。如第6B圖所示，使用一較小傾角θ來壓縮或去除成份輸出光束之間的廢置空間。作為一比較，第6A圖及第6B圖之各者中的一圓圈代表一光纖的適當數值光圈(N.A.)。
作為針對(諸如)第1A圖及第1B圖先前所描述之習用裝置現有的限制，使用具有濾光片F1-F4之濾光設備40的進一步優點，係關於使用超過3個雷射的能力。參看第7圖的透視圖及第8圖的側視圖，結合設備60在泵激雷射陣列70中有四個雷射12a、12b、12c及12d。各雷射12a、12b、12c及12d具有一相應柱狀透鏡14a、14b、14c及14d。自此另一角度視覺地呈現出，光軸A、B、C及D係於濾光設備40的輸入表面垂直地校準，並在合成光束50中水平地重新校準。在第7圖的視圖中為求清晰而未顯示的選擇性吸收器56，亦可提供於此一實施例中。
應理解，使用具有濾光片F1-F4的濾光設備40，並適當地調整長波長穿透前濾光片F3及長波長穿透後濾光片F2的大小，可增加額外的雷射，亦即超過4個。第9圖及第10圖分別顯示在泵激雷射陣列70中具有五個雷射12a、12b、12c、12d及12e之結合設備60的透視圖及側視圖。各雷射12a、12b、12c、12d及12e具有一相應柱狀透鏡14a、14b、14c、14d及14e，並沿其相應軸線A、B、C、D或E導引光。在第9圖及第10圖之實 施例中，雷射12e不受長波長穿透濾光片F3及F2之保護。此為可能之實施例，但需要短波長穿透濾光片F4及選擇性的短波長穿透濾光片F1具有對於具雷射波長λ2之反饋光的高阻絕率。
第11圖之透視圖顯示另一實施例，其中該輸出合成光束50係反射自長波長穿透後濾光片F2，且其中短波長穿透濾光片F4共面於短波長穿透濾光片F1及長波長穿透濾光片F3。在此實施例中，後表面54可被長波長穿透濾光片F2部分或完全覆蓋。短波長穿透濾光片F1及F4可選擇性地合併以形成一單一濾光片，該單一濾光片具有足夠的長度用以過濾入射光及輸出光。此實施例可以針對第2C-2E圖之實施例所描述之相同方式，提供彷若堆疊濾光片的效果，並可對封包(packaging)及光徑折疊(folding)有所助益。然而，此實施例不允許在不同時改變輸出合成軸線C2之角度(相對於垂直平面P2)下調整合成光束50的長寬比。
本發明之結合設備60提供一些特徵，以及比較用於合併多個雷射源以形成一單一合成光束的習知解決方案下的優點。該等優點包括：
(i)沿相同平面定位雷射並平行導向，以允許使用一雷射陣列，並從如參考第1B圖所述之用於早期雷射二極體配置的梯級高度(stepped height)需求，簡化了雷射校準。
(ii)使用低成本的透明盤，諸如具有濾光塗層的玻璃 盤。薄膜塗層的使用允許對進入光束呈現非常銳利的邊緣，而減少散射或其他效應。
(iii)可調整的長寬比，例如之前針對第4圖至第6B圖所述。
(iv)可調整規模，雷射之數目可變，至少兩個雷射或更多，包括有使用4個或更多個雷射的實施例，如參考第7圖及第8圖所述。
(v)改善溫度穩定性，因為所有泵激雷射透過相同濾光片組件來導引光。
(vi)對於光之干擾波長的內建保護，特別是免受來自泵激雷射所發出之洩出光。
(vii)經簡化的製造及校準。
(viii)改善的組件壽命。比起習知的單一濾光片或堆疊濾光片配置，此同時適用於泵激雷射本身以及濾光片表面F1、F2、F3及F4。例如，薄膜濾光片優於其他濾光片類型之處係為具有對於雷射光的高破壞臨界值。
製造
濾光設備40的透明盤42一般係一玻璃盤，該盤係以所欲之雷射波長做為所針對之適當性而經選擇。可使用其他的透明材質，包括例如結晶材質和塑膠。習知的裝配技巧可用以將濾光設備40定位為相對於該所發出之雷射光束成一適當傾斜平面內角度α，如之前參看第2C圖及第2D圖所描述的。平面內角度α係由被用為透明盤42或其他透明體之該所選玻璃或其他透明塊狀材質的 折射率n所決定。
長波長穿透前濾光片F3及長波長穿透後濾光片F2經形成或處置以反射具有一第一較短波長λ1(在此指泵浦光波長)的光，並透射具有一第二較長波長λ2(在此指泵激雷射波長)的光。在一實施例中濾光片F3及F2能形成自二向色塗層，優點在於提供一具備高度濾光選擇性、反射性及透射特性的極薄表面。用於提供一指定光譜特性的薄層二向色塗層的設計，為熟悉薄膜設計技術之人士所知，且一般牽涉從一近似設計開始，透過一系列最佳化而逐漸進階，直到達成所欲之光譜特性。
一可調整之機制可得以提供以允許調整傾角，亦即第5圖中所說明之傾角θ1及θ2。該調整可以手動進行，或是經使用一電動或其他自動化裝置而提供。一鎖定設備可提供以固定一傾斜調整。
如以上所述，結合設備60之濾光設備40合併將沿一單一輸出軸線導向之兩個以上雷射光束，且特別適合用於合併來自雷射二極體的泵激雷射光，在此用途上該所發出光束係在一軸線上伸長，允許該些光束被堆疊在一起而形成具有可變長寬比的一合成光束。以上所提供之本發明之實施例描述了濾光設備40對於合併同時產生之光束的用途。熟悉光學領域者已顯見，濾光設備40的合併動作可代以用於導引來自具有複數個雷射的一集合的任何非空真子集的光，該些雷射之發射軸線係沿相同平面。因此，例如，使用一單一泵激雷射以於一功率 層級透射，而用兩個雷射以於一較高功率層級進行泵浦光透射，可能係有用的。或者，可選擇具有不同波長的雷射以沿軸線C2透射。
本發明已特別參考上述之特定較佳實施例來仔細描述，但應理解在如上所述之本發明的範疇內，及如隨附之申請專利範圍內，在該領域具有通常知識者可實施不同變化及修改，而並不背離本發明之範疇。本發明係由申請專利範圍所定義。
因此，在此所提供係一種用於合併雷射光的設備及方法，特別適用於使用一雷射泵激源，以及其他使用固態雷射源的合併應用。
FB‧‧‧反饋光
10‧‧‧泵激模組
12a-12e‧‧‧雷射
14a-14e‧‧‧柱狀透鏡
16a-16c‧‧‧反射鏡
18‧‧‧透鏡
20‧‧‧光纖
22a-22c‧‧‧輸出光束
24‧‧‧廢置空間
26‧‧‧軸線間距
28‧‧‧合成光束
30‧‧‧濾光片
32‧‧‧泵激雷射
36‧‧‧入射表面
40‧‧‧濾光設備
42‧‧‧透明體或透明盤
48‧‧‧透鏡
50‧‧‧合成光束
54‧‧‧後表面
56‧‧‧吸收器
60‧‧‧結合設備
68‧‧‧透明折射體
70‧‧‧泵激雷射陣列
F1-F4‧‧‧濾光片
A,A1‧‧‧軸線
B,B1‧‧‧軸線
C,C1,C2‧‧‧軸線
D‧‧‧軸線
E‧‧‧軸線
P1-P2‧‧‧平面
Q‧‧‧離開點
θ 1-θ 2‧‧‧傾角
80,82,84‧‧‧曲線
第1A圖係習知雷射泵激模組的一俯視方塊圖，該模組用於合併雷射以提供一合成光束。
第1B圖係第1A圖所示之習知雷射泵激模組的側視方塊圖，該模組用於合併雷射以提供一合成光束。
第2A圖顯示一習知光學濾光片的光譜特性，該圖顯示在遠離陡峭轉折之波長處有漣波。
第2B圖係一經簡化之透視示意圖，該圖顯示符合本發明之一實施例之一濾光設備的操作原理。
第2C圖係一透視示意圖，該圖顯示一種用於利用一濾光設備來合併光的設備，並顯示按照本發明之一實施 例的光徑。
第2D圖係第2C圖所示之用於合併光之設備的一俯視圖。
第2E圖係第2C圖所示之用於合併光之設備的一後視圖。
第3A圖係一圖形，顯示第2B-2E圖符合本發明之一實施例的濾光設備中之短波長穿透濾光片的光譜特性曲線。
第3B圖係一圖形，顯示第2B-2E圖符合本發明之一實施例的濾光設備中之長波長穿透濾光片的光譜特性曲線。
第4圖係用於以一濾光設備合併光之設備的透視圖，顯示用於調整成份光束間距的一傾斜軸。
第5圖係一剖面方塊圖，顯示傾角對於合成光束之間隔及長寬比的影響。
第6A圖及第6B圖係以一濾光設備成兩不同傾角下，該合成輸出光束之空間輪廓線的剖面圖。
第7圖係顯示一不同實施例的一透視圖，在該實施例中一結合設備具有超過三個雷射光源。
第8圖係一俯視圖，顯示第7圖之另一實施例中的光徑。
第9圖係顯示另一實施例的一透視圖，在該實施例中一結合設備具有超過三個雷射光源。
第10圖係一俯視圖，顯示第9圖之另一實施例中的光 徑。
第11圖係顯示另一版本的一透視圖，該版本具有一經反射輸出光束。
12a-12c‧‧‧雷射
14a-14c‧‧‧柱狀透鏡
36‧‧‧入射表面
40‧‧‧濾光設備
42‧‧‧透明體或透明盤
48‧‧‧透鏡
50‧‧‧合成光束
54‧‧‧後表面
60‧‧‧結合設備
70‧‧‧泵激雷射陣列
A,A1‧‧‧軸線
B,B1‧‧‧軸線
C,C1,C2‧‧‧軸線
F1-F4‧‧‧濾光片

Claims (20)

  1. 一種用以提供具有一第一波長λ1之一泵浦光至一雷射的設備，該雷射發出一第二波長λ2，該設備包含：具有該第一波長λ1的一第一雷射，該第一雷射係可通電以將光沿著朝一第一方向的一第一軸線導引；具有該第一波長λ1的一第二雷射，該第二雷射係可通電以將光沿著平行於該第一軸線之一第二軸線導引，其中該第一軸線及該第二軸線定義一第一平面P1；及一濾光設備，該濾光設備經配置以形成具有該第一波長λ1的一合成光束，該濾光設備係形成於一透明體上，該透明體係配置在該第一軸線和該第二軸線之路徑中，且包含：(i)一第一濾光片，該第一濾光片形成於該濾光設備的一第一表面上，該第一表面經配置與該第一軸線及該第二軸線成一斜角，且該第一濾光片透射λ1並反射λ2；(ii)一第二濾光片，該第二濾光片形成於該濾光設備的一第二表面上，該第二表面平行於該第一表面，其中該第二濾光片反射λ1並透射λ2；(iii)一第三濾光片，該第三濾光片形成於該濾光設備的該第一表面上而與該第一濾光片共面，且其中該第三濾光片反射λ1並透射λ2；其中該濾光設備沿一第二平面P2重新校準該第一軸 線及該第二軸線，該第二平面正交於P1且平行於該第一方向。
  2. 如請求項1所述之設備，進一步包含一第四濾光片，該第四濾光片形成於該濾光設備之該第二表面上，且該第四濾光片透射λ1並反射λ2。
  3. 如請求項1所述之設備，其中該濾光設備之該第一表面及該第二表面係實質上平行。
  4. 如請求項1所述之設備，其中該濾光設備進一步具有一傾斜軸，該傾斜軸係平行於該第一平面P1，且其中繞著該傾斜軸的旋轉調整在該第二平面P2中經重新校準的該第一軸線及該第二軸線之間的一距離。
  5. 如請求項1所述之設備，其中該等濾光片之至少一者係一二向色濾光片。
  6. 如請求項1所述之設備，進一步包含具有該第一波長λ1的一第三雷射，該第三雷射係可通電以將光沿著平行於該第一軸線的一第三軸線導引，且其中該第二濾光片進一步反射來自該第一雷射及該第二雷射的光，來自該第一雷射及該第二雷射的該光欲經校準於來自經折射重新導引之該第三軸線的光。
  7. 如請求項1所述之設備，進一步包含一或更多個吸收器，該吸收器經配置於緊靠該第一表面、該第二表面或兩者。
  8. 如請求項1或7所述之設備，進一步包含一透鏡，該透鏡朝一光纖導引該合成光束。
  9. 如請求項1或7所述之設備，其中該第一波長及該第二波長之差大於50nm。
  10. 一種用於提供具有一第一波長λ1之一泵浦光至一雷射的設備，該雷射發出一第二波長λ2，該設備包含：具有該第一波長λ1的一第一雷射，該第一雷射係可通電以將光沿著朝一第一方向的一第一軸線導引；具有該第一波長λ1的一第二雷射，該第二雷射係可通電以將光沿著平行於該第一軸線之一第二軸線導引，其中該第一軸線及該第二軸線定義一第一平面P1；及一濾光設備，該濾光設備經配置以形成具有該第一波長λ1的一合成光束，該濾光設備係形成於一透明體上，該透明體係經配置在經導引的該光之路徑中，且包含：(i)一第一短波長穿透濾光片，該第一短波長穿透濾光 片形成於該濾光設備的一第一表面上，該第一表面經配置與該第一軸線及該第二軸線成一斜角，且該第一短波長穿透濾光片透射λ1並反射λ2；(ii)一第一長波長穿透濾光片，該第一長波長穿透濾光片形成於該濾光設備的一第二表面上，該第二表面平行於該第一表面，其中該第一長波長穿透濾光片反射λ1並透射λ2；(iii)一第二長波長穿透濾光片，該第二長波長穿透濾光片形成於該濾光設備的該第一表面上，且其中該第二長波長穿透濾光片反射λ1並透射λ2；其中該濾光設備沿一第二平面P2重新校準該第一軸線及該第二軸線，該第二平面正交於P1且平行於該第一方向。
  11. 一種用於提供具有一第一波長λ1之一泵浦光至一雷射的設備，該雷射發出一第二波長λ2，該設備包含：具有該第一波長λ1的一第一雷射，該第一雷射係可通電以將光沿著朝一第一方向的一第一軸線導引；具有該第一波長λ1的一第二雷射，該第二雷射係可通電以將光沿著平行於該第一軸線之一第二軸線導引，其中該第一軸線及該第二軸線定義一第一平面P1；及一濾光設備，該濾光設備經配置以形成具有該第一波長λ1的一合成光束，該濾光設備係形成於一透明體 上，該透明體係配置在自該第一雷射和該第二雷射而導引的該光之路徑中，且包含：(i)一第一濾光片F1，該第一濾光片形成於該濾光設備的一第一表面上，該第一表面經配置與該第一軸線及該第二軸線成一斜角，且該第一濾光片透射λ1並反射λ2；(ii)一第二濾光片F2，該第二濾光片形成於該濾光設備的一第二表面上，該第二表面平行於該第一表面，其中F2反射λ1並透射λ2；(iii)一第三濾光片F3，該第三濾光片與F1共面，且該第三濾光片反射λ1並透射λ2；(iv)一第四濾光片F4，該第四濾光片透射λ1並反射λ2，該第四濾光片F4係位於以下之至少一者上：(a)該濾光設備之該第一表面上，(b)該濾光設備之該第二表面上；其中該濾光設備沿一第二平面P2重新校準該第一軸線及該第二軸線，該第二平面P2正交於P1且平行於該第一方向。
  12. 如請求項11所述之設備，其中該濾光設備進一步具有一傾斜軸，該傾斜軸平行於該第一平面P1，且其中繞著該傾斜軸的旋轉調整在該第二平面P2中經重新校準的該第一軸線及該第二軸線之間的一距離。
  13. 如請求項11所述之設備，進一步包含一或更多個吸收器，該吸收器經配置於緊靠該第一表面、該第二表面或兩者。
  14. 如請求項11所述之設備，其中該等濾光片之至少一者係一二向色濾光片。
  15. 一種用於將來自複數個雷射源之具有一第一波長λ1之泵浦光耦合至一光纖的設備，該設備包含：具有該第一波長λ1的一第一雷射，該第一雷射係可通電以將光沿著朝一第一方向的一第一軸線導引；具有該第一波長λ1的一第二雷射，該第二雷射係可通電以將光沿著平行於該第一軸線之一第二軸線導引，其中該第一軸線及該第二軸線定義一第一平面P1；及一濾光設備，該濾光設備經配置以形成具有該第一波長λ1的一合成光束，該濾光設備係形成於一透明體上，該透明體係經配置在自該第一雷射和該第二雷射而導引的該光之路徑中，且包含：(i)一第一濾光片F1，該第一濾光片形成於該濾光設備的一第一表面上，該第一表面經配置與該第一軸線及該第二軸線成一斜角，且該第一濾光片透射λ1並反射一第二波長λ2；(ii)一第二濾光片F2，該第二濾光片形成於該濾光設 備的一第二表面上，該第二表面平行於該第一表面，其中F2反射λ1並透射λ2；(iii)一第三濾光片F3，該第三濾光片與F1共面且反射λ1並透射λ2；(iv)一第四濾光片F4，該第四濾光片透射λ1並反射λ2；其中該濾光設備沿一第二平面P2重新校準該第一軸線及該第二軸線，該第二平面正交於P1且平行於該第一方向；(v)一傾斜軸，該傾斜軸係平行於該第一平面P1，且可旋轉以調整在該第二平面P2中經重新校準之該第一軸線及該第二軸線之間的一距離；一或更多個吸收器，該吸收器經配置於緊靠該第一表面及該第二表面中之一或更多者的至少一部分，以吸收具有該第二波長λ2的光；及一結合透鏡，該結合透鏡經配置以朝該光纖導引該合成光束。
  16. 如請求項15所述之設備，其中該第二波長λ2係自一泵激雷射發出，而其中該第一波長λ1及該第二波長λ2之差大於50nm。
  17. 如請求項15所述之設備，其中該第一軸線及該第 二軸線係以一第一距離而彼此等距的，且其中經重新校準之該等軸線係以一第二距離而彼此等距的，該第二距離小於該第一距離。
  18. 如請求項1、11、12或16所述之設備，進一步包含：(i)一或更多個吸收器，該吸收器經配置於緊靠該第一表面、該第二表面或兩者；及/或(ii)一透鏡，該透鏡朝一光纖導引該合成光束；及/或(iii)該等濾光片之至少一者係一二向色濾光片。
  19. 一種用於提供一合成光束作為一泵浦光至一泵激雷射的方法，該泵浦光具有一第一波長λ1，該泵激雷射發出一第二波長λ2；該方法包含以下步驟：將複數個雷射通電，以沿著各個發射軸線導引具有該第一波長λ1的光，該等發射軸線平行延伸並定義一第一平面；藉由相對於該等發射軸線成一斜角來配置一濾光設備的一前表面，形成具有該第一波長λ1的一合成光束，其中該濾光設備形成於一透明體上，該透明體係配置於經導引的該光之路徑中，且該濾光設備包含：(i)一第一短波長穿透濾光片，該第一短波長穿透濾光片形成於該濾光設備的一第一表面上，該第一表面經配置與該第一軸線及該第二軸線成該斜角，且該第一濾光片透射λ1並反射λ2； (ii)一第一長波長穿透濾光片，該第一長波長穿透濾光片形成於該濾光設備的一第二表面上，該第二表面平行於該第一表面，其中該第一長波長穿透濾光片反射λ1並透射λ2；(iii)一第二長波長穿透濾光片，該第二長波長穿透濾光片形成於該濾光設備的該第一表面上，且其中該第二長波長穿透濾光片反射λ1並透射λ2；其中該濾光設備藉由沿一第二平面P2重新校準該第一軸線及該第二軸線以形成該合成光束，該第二平面正交於該第一平面P1且平行於該第一方向；及朝一光纖導引該合成光束。
  20. 如請求項19所述之方法，進一步包含以下步驟：依照該濾光設備之一旋轉角度的一改變，改變經校準之各個軸線之間的一距離。
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