[發明專利]穩定波長光束組合器

有效

• 申請號: 201410322805.8
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN104678557B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: B·姜
• 申請（專利權）人: 特拉迪歐德公司
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

一種高功率波長光束組合系統的穩定化。一種利用后向反射器來穩定波長光束組合系統的系統和方法。

技術領域

本發明實施例總體涉及激光系統，并且更具體地涉及波長光束組合系統和方法。

背景技術

波長光束組合(WBC)是一種用于縮放激光二極管線陣、二極管線陣的堆疊，以及其他以一維或者二維陣列布置的激光器的輸出功率和亮度的方法。

WBC方法已經被開發來組合沿每個發射器的慢維度(slow dimension)或者快維度(fast dimension)的光束。光束質量受到單個發射器的光束質量的限制；然而，多個發射器可以被合并以產生多波長輸出，該多波長輸出具有單個發射器的光束質量但卻具有多個發射器的功率輸出。WBC系統可以被縮放以產生幾千瓦甚至高達幾兆瓦的輸出功率。然而，所增大的輸出功率也為保持通用組件諸如反射鏡的穩定帶來更大的負擔。現有方法包括將這類反射鏡安裝到具有主動冷卻系統的底座或者板材上。

以下應用通過提供用于WBC系統中的增大的功率的穩定化系統以尋求解決所述問題。

發明內容

一種穩定化的波長光束組合器，其可包括多個發射器，每個發射器均產生光束；收集鏡片，其被配置為接收光束并將光束傳遞到色散元件，其中色散元件將光束作為組合光束輪廓(combined beam profile)進行透射；部分反射輸出耦合器，其被布置以接收來自色散元件的組合光束、朝向色散元件反射一部分組合光束，該色散元件將組合波束作為包含具有多個波長的光輻射的多波長波束進行透射；以及沿著發射器和部分反射輸出耦合器之間的光束的光路設置的至少兩個回復反射器。

附圖說明

圖1A是沿單行發射器的陣列維度的波長光束組合(WBC)方法的示意圖。

圖1B是沿著發射器的二維陣列的排列維度的WBC方法的示意圖。

圖1C是沿著發射器的二維陣列的堆疊維度的WBC方法的示意圖。

圖2是示出沿著二極管激光發射器的二維陣列的堆疊維度的WBC方法中的形變(smile)效應的示意圖。

圖3A是包括選擇性地旋轉光束的一維陣列光學旋轉器的WBC系統的示意圖。

圖3B是包括選擇性地旋轉光束的二維陣列的光學旋轉器的WBC系統的示意圖。

圖3C是包括選擇性地重新定向光束的二維陣列的光學旋轉器的WBC系統的示意圖。

圖3D描述在具有或不具有光學旋轉器的情況下圖3C的系統的輸出輪廓視圖。

圖4A-圖4C示出光學旋轉器的示例。

圖5A-圖5E示出與WBC系統一起使用的各種后向反射器。

圖6A-圖6B示出并入多個反射鏡的WBC系統以及相對于理想光束實際光束的角度和空間反饋的基本示意圖。

圖7A-圖7C描述用后向反射器替代反射鏡并示出理想光束輸出和反饋在空間上和角度上與實際光束輸出和反饋的對比。

圖8描述被配置為將高達千瓦級或更高的功率光學耦合到具有小數值孔徑和小纖芯直徑的光纖中的WBC系統的光學示意圖，其中所使用的反射鏡可以由后向反射器來替換以增加穩定性。

具體實施方式

本發明的多個方面和實施例總體涉及采用波長光束組合技術將激光源擴展到高功率和高亮度的領域。更具體地，本發明涉及用于增加波長光束組合系統的亮度、穩定性以及效率的方法。