[发明专利]用于激光束的波长耦合的方法

说明书

本发明涉及一种用于具有不同波长(λ₁，…，λ_n)的激光束(2a、2n)的波长耦合的装置(1)，该装置包括：至少一个激光源(3)用于产生多个激光束(2a、2n)；叠加机构(7)用于将多个激光束(2a、2n)空间叠加以形成具有多个波长(λ₁，…，λ_n)的叠加激光束(8)。装置(1)具有布置在激光源(3)与叠加机构(7)之间的光路中的反馈机构，用于将待叠加的激光束(2a、2n)的照射分量反馈回到激光源(3)，该反馈机构包括部分反射的角分散的光学元件，特别是部分反射的衍射栅(6)。叠加机构可以例如构造为发射的或反射的衍射栅(7)，该衍射栅的光学特性匹配于部分反射的衍射栅(6)的光学特征，以使所述激光束(2a、2n)基本上无分散地叠加。

技术领域

本发明涉及一种用于具有不同波长的激光束的波长耦合的装置，该装置包括：用于产生多个激光束的至少一个激光源；以及用于在空间上叠加所述多个激光束以形成具有多个波长的叠加激光束的至少一个叠加机构。

背景技术

用于多个激光束的(紧密的)波长耦合的装置包括激光源，该激光源产生多个具有不同波长用于叠加或者说波长耦合的激光束。这些激光束在叠加机构中空间叠加并且形成叠加的、具有多个波长的激光束。作为叠加机构可以使用例如呈棱边滤波器形式的光谱灵敏元件。经常使用角分散的光学元件作为叠加机构。在角分散的光学元件上，以不同角度照射的激光束基于其分别不同的波长叠加为一个唯一的、具有多个不同波长的激光束。作为角分散的光学元件经常使用反射的或发射的栅，该栅将以不同角度照射的激光束以一个共同的出射角反射或发射。该栅可以例如构造为介电的反射栅或发射栅、体布拉格光栅(“Volume Bragg Grating”，VBG)或构造为基于全息(“Volume Holographic Grating”)的栅，如同例如在文献EP2523280 A2中所述。作为叠加机构也可以使用例如呈棱镜形式的角分散光学元件。

为了实现角度分布或者为了产生以不同角度照射到角分散光学元件上的激光束，存在不同的可能性。在US 6,192,062 B1中例如描述一种装置，其中出于该目的使用呈透镜形式的成像光学元件。该透镜将在布置有多个放大元件(激光发射器)的第一焦平面中的位置分布转换为在第二焦平面中的角度分布。由第一焦平面中的不同位置上的放大元件发出的、典型地平行的激光束通过位置-角度变换，如期望的那样以不同的角度照射到衍射栅上。用于变换的透镜可以构造为圆柱透镜或者可能构造为球形透镜，在下文中也被称为变换透镜。

替换使用成像光学元件来实现到角分散光学元件上的角度分布，也可能的是，改变由多个相互间隔开的激光源射出的激光束的光束方向，使得这些激光束在叠加区域中以不同的角度照射在角分散光学元件上。为了实现这一点，可以使用多个透镜，这些透镜接收和聚焦多个激光源的激光束，其中，透镜之间的间距(英语“pitch”)不同于激光源之间的间距，如在WO 2006/116477 A2中详细解释的那样。

为了产生具有不同的波长用于叠加的激光束，需要波长稳定化。为了实现稳定，可以对于每个待叠加的激光束进行反馈，以使配属于该激光束的激光发射器的对应波长稳定化。在这种情况下可以例如使用所谓体布拉格光栅或光栅波导镜作为反馈元件，它们将激光束的一部分反射回到对应的激光发射器中。波长稳定化也可以借助于一个共同的反馈元件、例如借助于所谓啁啾体布拉格光栅实现，该光栅能够使多个激光发射器稳定在不同的波长上。也可能的是，直接在对应的激光发射器中进行反馈，例如在使用所谓“分散式反馈”(DFB)激光器的情况下，其中，呈光栅结构形式的反馈元件写入激光活性介质自身中。反馈元件或光栅结构也可以设置在激光活性区域之外，但是在集成予同一芯片上的波导体中，如在例如所谓“分散式布拉格反射器”(DBR)激光器中就是这种情况。一个单个的波长稳定的激光束的光谱带宽在此通常在大约0.1nm到0.4nm之间。