[發明專利]一種基于離軸三反的多波長光纖激光合束光學系統及方法

在審

• 申請號: 202211480385.7
• 申請日: 2022-11-23
• 公開（公告）號: CN116047778A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 張熙豪;秦亞樓;趙建輝;姜子祺;曹源
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10;G02B27/09;G02B17/06;H01S3/23
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 趙革革

本發明屬于激光技術領域，特別是涉及一種基于離軸三反的多波長光纖激光合束光學系統及方法。一種多波長光纖激光合束的光學系統：包括沿光路設置的激光器組件、準直組件、離軸三反鏡組及合束組件；激光器組件包括不同波長的多路光纖激光器陣列；準直組件包括與多路光纖激光器陣列對應的透鏡陣列；離軸三反鏡組將準直后的平行激光進行會聚；合束組件將會聚組件會聚后的激光進行合束輸出。本發明將不同波長激光等間距排列，使用離軸三反鏡組配合合束光柵對激光進行合束，結構緊湊、成本更低、調試方便，適用于不同波長光纖激光器的多路光束合成。

技術領域

本發明屬于激光技術領域，特別是涉及一種基于離軸三反的多波長光纖激光合束光學系統及方法。

背景技術

單個光纖激光器輸出激光功率是有限的，為了提高激光輸出功率上限，常采用空間組束、光譜合束、相干合束方法，但是空間組束方法體積較大、效率較低，相干合束功率較低，因此需使用光譜合束方法，光譜合束的方法所需光學長度較長，因此需在光路中插入多個相互獨立的高損傷閾值反射鏡以縮短整體光路體積，因此若每一路激光使用相互獨立的高損傷閾值反射鏡進行方向控制，那么造價昂貴且調試難度較高，因此有必要設計一種基于離軸三反光學系統的多波長激光光譜合束方法，對多路激光進行合束。

發明內容

本發明要解決的技術問題：

為了解決現有技術的不足之處，本發明的目的是提供一種基于離軸三反的多波長光纖激光合束光學系統及方法，利用離軸三反鏡組將不同波長平行激光會聚在一點上，并且不同波長對應不同的會聚角度，使用合束光柵對激光進行合束，通過合束光柵將不同波長、不同角度的激光進行合束輸出，適用于不同波長光纖激光器的多路光束合成。

本發明提供的一種技術方案是：

一種基于離軸三反的多波長光纖激光合束光學系統，包括沿光路設置的激光器組件、準直組件、離軸三反鏡組及合束組件；

所述激光器組件包括不同波長的多路光纖激光器陣列；

所述準直組件包括與多路光纖激光器陣列對應的透鏡陣列，將激光準直成平行激光；

所述離軸三反鏡組將不同波長的平行激光進行會聚；

所述合束組件將離軸三反鏡組會聚后的激光進行合束輸出。

本發明的進一步技術方案是：所述離軸三反鏡組包括依次沿光路設置的離軸會聚鏡、離軸次鏡及離軸準直鏡，離軸三反鏡組對平行光進行會聚，使其會聚在合束組件中心。

本發明的進一步技術方案是：單路光束大小為Φ5mm,合成光束大小≤Φ15mm，離軸三反口徑為200mm。

本發明的進一步技術方案是：所述合束組件包括合束光柵，將多路激光進行合束。

本發明的進一步技術方案是：所述激光器陣列的多個激光器在沿光軸垂直方向進行調整距離，從而保證多路激光經過離軸三反鏡組后會聚在合束光柵同一位置。

本發明的進一步技術方案是：所述激光器是連續激光器，激光器光源陣列間隔為1mm，波長均在1030—1090nm之間。

本發明的進一步技術方案是：所述透鏡陣列準直后的光束與離軸三反鏡組的母線平行。

本發明的進一步技術方案是：所述透鏡陣列的透鏡設置在距離出光口5—10mm處。

本發明的進一步技術方案是：所述合束光柵采用1300線/mm衍射光柵，合束波長范圍是1030—1090nm。

本發明提供的另一種技術方案是：

一種基于離軸三反的多波長光纖激光合束方法，包括如下方法步驟:

步驟一：將多波長激光陣列按固定間隔排列固定，并將透鏡陣列與多波長激光陣列對應固定；