[實用新型]一種抑制互鎖模式的二極管激光光譜合成光學系統

有效

• 申請號: 201420471830.8
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN204045929U
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 唐淳;盧飛;李建民;田飛;譚昊;孟慧成;葉一東;武德勇;關有光;王鋒;顏宏;尹新啟;鄒凱;廖原;石勇;何麗;陳黎
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01S5/068
• 分類號: H01S5/068
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

技術領域

本實用新型屬于激光器技術領域，具體涉及一種抑制互鎖模式的二極管激光光譜合成光學系統；該光譜合成系統能抑制光譜合成二極管激光器中的互鎖模式。

背景技術

二極管激光器具有電光效率高、波長覆蓋范圍廣、體積小、重量輕、可靠性高等一系列優點，但目前高功率二極管激光器光束質量較差，發散角大，限制了它的直接應用領域。目前在固體激光系統中，二極管激光器常作為泵浦源，從而降低了系統效率，增加系統的體積、重量。二極管激光光譜合成技術使合成光束的質量與參與合成的子發光單元相當，彌補了二極管激光器光束質量較差的缺點，大大提高了二極管激光器的發光亮度，因此直接利用二極管激光器組成高效、緊湊輕量化的激光系統而不通過中間泵浦的轉換過程，是最有希望實現高亮度激光輸出的技術方向之一。名為《高亮度波長合成半導體激光線陣》（High-Brightness?Wavelength?Beam?Combined?Semiconductor?Laser?Diode?Arrays，Robin?K.?Huang?etal.?IEEE?PHOTONICS?TECHNOLOGY?LETTERS,2007,19(4),209-211）的文章對基于“光柵＋外腔反饋”的二極管激光光譜合成的原理進行了詳細說明。但在二極管各個發光單元經過外腔反饋后，不僅發生了各發光單元的自身鎖定，同時還發生了不同單元間的互相耦合鎖定，即一個單元發出的激光經過光柵衍射和外腔反射后進入另一個發光單元，從而形成穩定的激光振蕩放大。利用自鎖模式實現激光波長的選擇和合成，是二極管激光器光譜合成的基本原理，但互鎖模式會導致輸出的合成光束遠場產生旁瓣，對光譜合成的效率和輸出激光的光束質量造成極大的負面影響。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了消除二極管激光光譜合成中互鎖模式對合成光束質量及合成效率的影響，本實用新型提供一種抑制互鎖模式的二極管激光光譜合成光學系統，通過切斷互鎖模式的光學振蕩回路以抑制互鎖模式的增益放大，完全消除了合成激光束遠場旁瓣，并提高了合成效率。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種抑制互鎖模式的二極管激光光譜合成光學系統，包括二極管激光器線陣，從二極管激光器線陣發射的激光光路上還依次包括慢軸轉換柱透鏡、反射式平面光柵和外腔鏡；所述反射式平面光柵與外腔鏡之間設置有濾波裝置。

在上述技術方案中，所述濾波裝置由兩面透鏡共焦組成。

優先的，在上述技術方案中所述兩面透鏡均為柱透鏡，且所述共焦為虛共焦。

優先的，在上述技術方案中所述兩面透鏡分別為正透鏡和負透鏡，所述濾波裝置中負透鏡靠近外腔鏡一側，正透鏡靠近反射式平面光柵一側。

在上述技術方案中，所述共焦位置位于負透鏡靠近外腔鏡的焦點處。

在上述技術方案中，所述濾波裝置的光軸與外腔鏡的法線平行。

在上述技術方案中，所述透鏡的材質為光學玻璃、或光學晶體，且材質的表面鍍耐強光增透膜。

本實用新型中，濾波裝置的核心是利用兩共焦柱透鏡組成一維的縮束器系統，且該縮束系統的光軸與外腔鏡法線平行。采用柱透鏡可保證二極管激光器線陣在非合成方向上的發散角不受濾波裝置影響。兩柱透鏡為虛共焦，避免光路中出現功率密度較高的實焦點。該濾波裝置抑制互鎖模式的原理是：互鎖模式的光在經過光柵衍射后其出射方向與外腔鏡不垂直，而自鎖模式的光經過光柵衍射后的出射方向與外腔鏡垂直，當該兩種鎖定模式的光經過該裝置后，互鎖模式的光在外腔鏡處的入射角增大，導致反射角增大，反射光無法再經過該裝置返回發光單元，從而切斷了互鎖模式增益放大的振蕩回路；自鎖模式的光由于與裝置的光軸重合，通過裝置后方向不變，經外腔鏡反射再次經過裝置返回原發光單元，形成完整的振蕩回路。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是：本實用新型中的濾波裝置有效的抑制了二極管激光光譜合成光學系統的互鎖模式，從而消除了合成激光束遠場旁瓣，極大改善了合成光束質量，并提高了光譜合成效率。

附圖說明

本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本實用新型的一種抑制互鎖模式的二極管激光光譜合成光學系統示意圖；

圖2是本實用新型的抑制互鎖模式光譜合成系統中的濾波裝置的組成示意圖；

圖3是普通二極管激光光譜合成系統中的自鎖和互鎖模式振蕩回路的示意圖；

圖4是本實用新型的二極管激光光譜合成系統抑制互鎖模式的原理光路示意圖；