[發明專利]一種實現激光相干合束的方法及裝置

有效

• 申請號: 201310467671.4
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103513428A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 段穎穎;汪相如;黃子強
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周劉英

技術領域

本發明屬于激光技術領域，特別涉及了一種實現激光波前相干合束的方法及裝置。

背景技術

在激光功率要求較高的應用領域，由于受到激光器本身熱效應或者非線性效應等機制的影響，激光器的輸出功率會被限制，要達到所需求更高的激光輸出功率，激光合束技術是其中一種技術解決方案，以滿足系統對高功率激光輸出的要求。

在激光合束的技術方案中，兩種常用的合束方式為：非相干合束和相干合束，其中非相干合束只是簡單的各路激光能量疊加，故不能實現最優化合束；而相干合束是各路激光發生干涉，是輸入激光電場疊加，相較而言，其性能更優。

在相干合束上有兩個重要的影響因素：精確的相位控制和填充因子。目前，在相干合束的實現方案中，為了確保精確的相位控制，通常對相應器件的熱承受能力的需求高，例如采用光柵外腔組合的方式實現相干合束，具體結構可參考圖1，在該方案中，將體光柵置于復合腔內，所有激光器（圖中給出的示例為抽運源燃料激光器）共用1個外腔，通過1個半透明的耦合鏡實現輸出，透鏡聚焦使不同的激光光束以不同的角度入射到特制的體光柵上，而只在一個方向上相干疊加共同輸出，由于輸出鏡具有一定反射率提供了反饋，使得不同光束的能量能進入其它光纖中，這樣各光纖激光器的光振蕩互相牽制，達到鎖相的目的。但是在本方案中，由于特制體光柵在一個方向上相干疊加共同輸出，其工作區域比較小，導致體光柵對熱的承受力要求比較高，所以不能達到更多光束的相干合束。故有必要提出一種新的相干合束處理方案，降低對相應器件的熱承受能力的需求，以提高現有相干合束方案的效率。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種高效、對器材的熱承受能力需求低的實現激光相干合束的方法及裝置。

本發明的實現激光相干合束的方法，包括下列步驟：

將激光器發出的信號光分成多路激光光束，并將其中一路激光光束引出作為當前參考光，其余各路激光光束分別與對應的藍光光束進行耦合；

對耦合后的各路光束進行放大處理，再對各路光束進行光調制處理后準直輸出，得到相干合束；

所述光調制處理為：將各路光束中的藍光調制為激光的相位；所述與激光光束耦合的當前藍光光束的功率，取決于前一參考光與光調制處理后準直輸出的對應光路的光束之間的相位差。

本發明基于當前獲取的激光光束與耦合光束（激光光束與藍光光束的耦合光束）之間的相位差，與藍光功率的特性關系，得到下一耦合處理時的藍光光束功率的調節量，基于當前獲取的功率調節量對后續耦合處理的藍光光束的功率控制，如此實現鎖相輸出，得到激光波前相干合束輸出。其實現簡便，實現相干合束的光束多，得到的相干激光輸出的效率高，且能確保相位調制精確度，又不會對器件的熱承受能力需求高。

基于本發明的方法，本發明還公開了一種實現激光相干合束的裝置，包括：

外接激光器的分束器，所述分束器與探測器相連，用于將一路激光光束傳輸至探測器；

分別與分束器、藍光驅動器相連的多個耦合器，用于耦合分束器和藍光驅動器輸出的光束；

與所述耦合器相連的放大器，所述放大器與耦合器一對一相連；

與各放大器相連的光調制器，用于將各放大器的輸出光束中的藍光調制為激光的相位；

以及對光調制器的輸出光束進行準直輸出的準直鏡，對準直鏡的輸出光束進行透射和反射的半透半反鏡，所述半透半反鏡產生的反射光進入探測器；

所述探測器基于分束器傳輸的激光光束，探測激光光束與反射光的各路光束之間的相位差，并將所述相位差轉換成電信號輸出至對應光路的藍光驅動器，用于控制其輸出的藍光光束的功率。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：相干合束的相位控制精確，相干合束處理效率高，實現便捷。

附圖說明

本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是現有的實現相干合束的裝置示意圖；

圖2是本發明具體實施方式的工作原理圖；

1-n——表示不同光路的激光光束，2-n——表示不同光路的藍光光束，其中n為自然數；3——準直鏡；4——半透半反射鏡；5——探測器。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。