[发明专利]基于逆达曼光栅的合束孔径填充装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高亮度激光系统，特别是一种基于逆达曼光栅的相干激光阵列合束孔径填充装置。

背景技术

随着科技发展和国民经济增长，在工业制造和国防领域，对激光系统的功率和亮度提出越来越高的要求。除了努力提高单个激光器的输出功率和亮度以外，使用相干合束技术可以将多个激光发射单元的相位锁定一致，在目标面上形成干涉加强，极大地提高中心峰值处的光强。但是普通的相干合成技术输出光斑伴随有旁瓣，浪费了一部分功率。

为了解决这个问题，在先技术[1]（参见相干阵列激光逆达曼光栅合束孔径填充装置，发明专利，授权公告号：CN 101592783 B）中利用逆达曼光栅在傅里叶透镜的频谱面上对相干激光发射阵列的光场进行相位补偿，实现多束相干激光的合束，消除旁瓣，提高合束光束的亮度。但该方案中谱分布相位板的加工难度很高，加工精度误差经常影响合束的效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述先技术存在的问题，提供一种基于逆达曼光栅的相干激光阵列合束孔径填充装置，该装置利用逆达曼光栅在透镜的频谱面上的位移来替代谱分布相位板的作用，实现合束。具有结构简单，效率高，成本低，稳定可靠等优点。

本发明技术解决原理：首先将已经相位锁定到一致的三个或九个激光发射单元排列成1×3或者3×3的等间距阵列，激光出射方向均与系统的光轴保持平行。这些相干激光经过透镜聚焦到后焦面上，由逆达曼光栅对光场进行相位补偿，实现相干激光阵列的合束，同时实现孔径填充，大大提高远场光束亮度，总的输出光束口径还可以变化控制。

本发明技术解决方案如下：

一种基于逆达曼光栅的相干激光阵列合束孔径填充装置，其特点在于：该装置依次由同光轴的相干激光阵列、傅里叶变换透镜、逆达曼光栅构成，所述的逆达曼光栅周期性光栅刻写面与光轴垂直，且放置于所述的傅里叶变换透镜的后焦面上，所述的相干激光阵列由三个发射单元或九个发射单元组成，每个发射单元均确保输出的光斑准直输出且互相平行，由三个发射单元组成，则等间距地排成直线阵列；当由九个发射单元组成，则等间距地排成一个3×3的矩形阵列，在所有发射单元中，最低的单个发射单元激光输出功率不低于最高的单个发射单元激光输出功率的95%，单个发射单元的最小输出光斑直径不小于单个发射单元的最大输出光斑直径的95%；所述的相干激光阵列在所述的傅里叶变换透镜的后焦面上的总光斑全部照射在所述的逆达曼光栅的周期性光栅刻写面上。

本发明的技术效果：

与先技术相比，本发明无需谱分布相位板就可以实现基于逆达曼光栅的相干激光阵列合束孔径填充，结构更加简单，系统更加稳定，受器件加工误差的影响更小，可以实现的合束效率更高，可以实现单一光束的高亮度激光输出。

附图说明

图1为本发明基于逆达曼光栅的合束孔径填充装置实施例1的光路图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

先请参阅图1，图1为基于逆达曼光栅的合束孔径填充装置的实施例1的结构示意图。由图可见，本发明基于逆达曼光栅的相干激光阵列合束孔径填充装置，依次由同光轴的相干激光阵列1、傅里叶变换透镜2、逆达曼光栅3构成，所述的逆达曼光栅3周期性光栅刻写面与光轴垂直，且放置于所述的傅里叶变换透镜2的后焦面上，所述的相干激光阵列1由九个发射单元组成，每个发射单元均确保输出的光斑准直输出且互相平行，九个发射单元等间距地排成一个3×3的矩形阵列，在所有发射单元中，最低的单个发射单元激光输出功率不低于最高的单个发射单元激光输出功率的95%，单个发射单元的最小输出光斑直径不小于单个发射单元的最大输出光斑直径的95%；所述的相干激光阵列1在所述的傅里叶变换透镜2的后焦面上的总光斑需要全部照射在所述的逆达曼光栅3的周期性光栅刻写面上。