[發明專利]一種脈沖激光光譜時序合成系統及方法

有效

• 申請號: 202110588122.7
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113258415B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 趙朋飛;王旭;徐旭光;梁傳樣;韓西萌;李強;武春風;姜永亮;胡金萌;呂亮
• 申請（專利權）人: 武漢光谷航天三江激光產業技術研究院有限公司
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;G02B27/10
• 代理公司: 北京恒和頓知識產權代理有限公司 11014
• 代理人: 周君

本發明屬于激光技術領域，并具體公開了一種脈沖激光光譜時序合成的系統及方法。所述系統包括脈沖激光光源二維陣列、準直聚焦裝置、光柵、快反鏡以及控制裝置。所述方法包括周期性的發射脈沖激光，將準直后的脈沖激光進行分離，選擇光柵入射脈沖激光的波長，使得水平方向光源組的單個脈沖激光的入射角度不同，而衍射角度相同，使得每組水平方向光源組的單個脈沖激光按照同樣的衍射角一級衍射輸出，實現水平方向光源組脈沖激光的光譜合成，調整水平方向光源組的光束指向，使得每組水平方向光源組的光束指向與第一組水平方向光源組的光束指向相同，實現在豎直方向實現脈沖光源的時序合成。本發明實現了保持高光束質量的同時提升激光功率/能量。

技術領域

本發明屬于激光技術領域，更具體地，涉及一種脈沖激光光譜時序合成系統及方法。

背景技術

隨著科技發展和經濟增長，在工業制造加工等領域，對激光系統的亮度提出越來越高的要求。在諸多領域，激光的功率能量亮度已經不能滿足應用需求。激光功率能量提升一方面受熱效應、非線性效應等限制，另一方面功率提升過程中往往帶來光束質量的劣化。將多路光束進行光譜合成是提升激光亮度、功率的重要途徑；將多路脈沖激光，通過控制激光的出光時序，通過機械式的方法實現不同時序的脈沖激光在空間上共孔徑輸出即合成為一路，也可以實現功率/能量擴展，同時光束質量保持不變。將兩種合成方式進行合成實現光譜時序合成，是一種高效可行的高功率、高光束質量激光方法。

現有技術中，利用偏振片對相同波長的脈沖時序合成成為脈沖組，然后利用對應的傳動光柵實現不同脈沖組（波長不同）的光譜合成，需要多組偏振合成片和多個光柵，并采用兩級合成。該方法利用的是偏振合成原理，傳動裝置復雜，

基于上述缺陷和不足，本領域亟需提出一種新的脈沖激光光譜時序合成方法，利用一片光柵同時實現在水平方向（波長）光譜合成，在豎直方向利用光柵擺動實現脈沖合成，結構上更加簡單緊湊，避免了復雜的傳動裝置，更容易實現，魯棒性更好。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種脈沖激光光譜時序合成的系統即方法，其中結合脈沖激光自身的特征及其光譜時序合成工藝特點，相應設計了保持高光束質量的同時提升激光功率/能量的裝置，并對其關鍵組件如脈沖激光光源二維陣列、準直聚焦裝置、光柵、快反鏡以及控制裝置的結構及其具體設置方式進行研究和設計，相應的本發明水平方向光源組在控制裝置的控制下周期性的發射脈沖激光，將準直后的脈沖激光進行分離，根據衍射方程的一級衍射條件選擇所述光柵入射脈沖激光的波長，使得水平方向光源組的單個脈沖激光的入射角度不同，而衍射角度相同，以此方式，使得每組水平方向光源組的單個脈沖激光按照同樣的衍射角一級衍射輸出，實現水平方向光源組脈沖激光的光譜合成，同時，調整每組水平方向光源組的光束指向，使得每組水平方向光源組經所述光柵后的光束指向與第一組水平方向光源組的光束指向相同，實現在豎直方向實現脈沖光源的時序合成。本發明在一個方向實現同步脈沖光譜合成，在另一個方向實現脈沖的時序合成，實現了保持高光束質量的同時提升激光功率/能量，方法簡單，結構更加簡單高效緊湊。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提出了一種脈沖激光光譜時序合成的系統，包括脈沖激光光源二維陣列、準直聚焦裝置、光柵、快反鏡以及控制裝置，其中，

所述脈沖激光光源二維陣列包括沿多組水平方向光源組和豎直方向光源組，多組所述水平方向光源組和豎直方向光源組構成方形光源二維陣列，所述水平方向光源組在所述控制裝置的控制下周期性的發射脈沖激光；

所述準直聚焦裝置用于對水平方向光源組和豎直方向光源組中的單個脈沖激光進行準直，并使得準直后的脈沖激光以指定角度入射至所述光柵；

所述控制裝置根據衍射方程的一級衍射條件選擇所述光柵入射脈沖激光的波長，使得水平方向光源組的單個脈沖激光的入射角度不同，而衍射角度相同，以此方式，使得每組水平方向光源組的單個脈沖激光按照同樣的衍射角一級衍射輸出，實現水平方向光源組脈沖激光的光譜合成；