[發明專利]開環波長選擇性外部諧振器和光束組合系統

在審

• 申請號: 201580057193.7
• 申請日: 2015-10-21
• 公開（公告）號: CN107078465A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: A·基利;S·里德;C·蒂爾科恩;H·齊莫爾
• 申請（專利權）人: 通快激光有限責任公司
• 主分類號: H01S5/40
• 分類號: H01S5/40
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 陳松濤,王英

技術領域

本公開內容總體上涉及激光系統，并且更具體地涉及用于窄帶寬激光束穩定化和多個激光束組合的系統和方法。

背景技術

密集波長光束組合(DWBC)技術使多個相對低的功率輸入光束在空間上疊加以產生單個高功率輸出光束。為了確保高功率輸出光束具有高質量，DWBC需要對每個單獨發射器進行波長鎖定。波長鎖定指的是迫使由發射器發射的絕大多數輻射具有落在窄期望波長光譜內的波長。DWBC系統通過提供波長選擇性反饋來實現每個單獨發射器的波長鎖定。波長選擇性反饋刺激在期望波長下的輻射的發射，其排除在非期望波長下的輻射。DWBC系統可以利用單獨發射器的諧振器腔外部的諧振器腔來提供波長選擇性反饋。

在沒有波長選擇性反饋的情況下，DWBC系統中的單獨發射器將發射在非期望波長下的不可容忍的水平的輻射。不能通過使用光譜-角色散元件(例如衍射光柵)來將具有非期望波長的輻射組合成單個光束。因為很多DWBC系統作為逆光譜儀，波長選擇性反饋和由單獨發射器發射的輻射需要在變化的環境條件下極其穩定。另外，具有非期望波長的輻射可以借助于相鄰發射器之間的光譜串擾來引起輸出功率的暫時波動。光譜串擾指的是由第一單獨發射器發射的輻射的一部分作為反饋被引導到第二單獨發射器中的情況。

為了限制在非期望波長下發射的輻射的水平，DWBC系統可以并入波長過濾腔，其被設計為當低功率輸入光束或其分量傳播穿過波長過濾腔時從其中去除具有非期望波長的輻射。然而，空間過濾是可能引起DWBC系統的效率明顯降低的有損程序。為了限制可歸因于特殊過濾的效率降低，一些DWBC系統執行在外部腔的低功率區中的空間過濾。

發明內容

在本文中描述了將多個單獨的輸入光束組合成單個輸出光束的各種密集波長光束組合(DWBC)裝置。在本文中設想的DWBC裝置是開環配置，即反饋產生系統的波長選擇性光學器件從光束組合系統去耦合的配置，光束組合系統組合多個輸入光束，每個輸入光束具有從一定范圍的不同波長中選擇的波長。特別地，由光束組合系統產生的組合輸出光束的每個組成光束橫貫不包括反饋產生系統的波長選擇性光學器件的光路。因此，在本文中設想的DWBC裝置在外部腔的低功率區中執行空間過濾。

在本文中設想的DWBC裝置進一步利用第一角來提供反饋產生系統的光學器件的波長相關角色散函數與光束組合系統的光學器件的波長相關角色散函數的匹配。作為結果，由在本文中設想的DWBC系統產生的輸出光束的質量不被反饋產生系統和光束組合系統的角色散特性中的失配損害。

提供了外部腔激光裝置，其包括：共同發射多個外部腔輸入光束的多個光束發射器，每個外部腔輸入光束具有帶有初始線性偏振狀態的主要分量；光束分離器，其設置在多個輸入光束的光路中并被配置為從多個外部腔輸入光束提取多個第一提取的分量光束并將多個第一提取的分量光束引導到反饋支路中；反射元件，其設置在反饋支路中并被配置為將多個第一提取的分量光束反射回來穿過光束分離器，以使得多個第一提取的分量光束的至少一部分作為多個正交反饋分量光束透射到多個光束發射器，每個正交反饋分量光束具有與初始線性偏振狀態正交的偏振狀態；以及第一角色散光學器件，其設置在反饋支路中并具有第一波長相關角色散函數，第一角色散光學器件被配置為在多個第一提取的分量光束上傳遞由第一波長相關角色散函數確定的波長相關角光譜。

提供了用于使由多個發射器共同發射的多個輸入光束的波長穩定的方法，多個輸入光束中的每個具有帶有初始線性偏振狀態的主要分量。該方法涉及從多個輸入光束提取多個提取的分量光束；引導多個提取的分量光束穿過將波長相關角光譜傳遞到多個提取的分量光束的角色散光學器件；引導多個提取的分量光束穿過包括波長選擇性光學器件的反饋支路以便提供多個反饋光束，每個反饋光束包括具有與多個輸入光束的初始線性偏振狀態正交的偏振狀態的分量；以及將多個反饋光束引導到多個發射器中。