[发明专利]开环波长选择性外部谐振器和光束组合系统

说明书

技术领域

本公开内容总体上涉及激光系统，并且更具体地涉及用于窄带宽激光束稳定化和多个激光束组合的系统和方法。

背景技术

密集波长光束组合(DWBC)技术使多个相对低的功率输入光束在空间上叠加以产生单个高功率输出光束。为了确保高功率输出光束具有高质量，DWBC需要对每个单独发射器进行波长锁定。波长锁定指的是迫使由发射器发射的绝大多数辐射具有落在窄期望波长光谱内的波长。DWBC系统通过提供波长选择性反馈来实现每个单独发射器的波长锁定。波长选择性反馈刺激在期望波长下的辐射的发射，其排除在非期望波长下的辐射。DWBC系统可以利用单独发射器的谐振器腔外部的谐振器腔来提供波长选择性反馈。

在没有波长选择性反馈的情况下，DWBC系统中的单独发射器将发射在非期望波长下的不可容忍的水平的辐射。不能通过使用光谱-角色散元件(例如衍射光栅)来将具有非期望波长的辐射组合成单个光束。因为很多DWBC系统作为逆光谱仪，波长选择性反馈和由单独发射器发射的辐射需要在变化的环境条件下极其稳定。另外，具有非期望波长的辐射可以借助于相邻发射器之间的光谱串扰来引起输出功率的暂时波动。光谱串扰指的是由第一单独发射器发射的辐射的一部分作为反馈被引导到第二单独发射器中的情况。

为了限制在非期望波长下发射的辐射的水平，DWBC系统可以并入波长过滤腔，其被设计为当低功率输入光束或其分量传播穿过波长过滤腔时从其中去除具有非期望波长的辐射。然而，空间过滤是可能引起DWBC系统的效率明显降低的有损程序。为了限制可归因于特殊过滤的效率降低，一些DWBC系统执行在外部腔的低功率区中的空间过滤。

发明内容

在本文中描述了将多个单独的输入光束组合成单个输出光束的各种密集波长光束组合(DWBC)装置。在本文中设想的DWBC装置是开环配置，即反馈产生系统的波长选择性光学器件从光束组合系统去耦合的配置，光束组合系统组合多个输入光束，每个输入光束具有从一定范围的不同波长中选择的波长。特别地，由光束组合系统产生的组合输出光束的每个组成光束横贯不包括反馈产生系统的波长选择性光学器件的光路。因此，在本文中设想的DWBC装置在外部腔的低功率区中执行空间过滤。

在本文中设想的DWBC装置进一步利用第一角来提供反馈产生系统的光学器件的波长相关角色散函数与光束组合系统的光学器件的波长相关角色散函数的匹配。作为结果，由在本文中设想的DWBC系统产生的输出光束的质量不被反馈产生系统和光束组合系统的角色散特性中的失配损害。

提供了外部腔激光装置，其包括：共同发射多个外部腔输入光束的多个光束发射器，每个外部腔输入光束具有带有初始线性偏振状态的主要分量；光束分离器，其设置在多个输入光束的光路中并被配置为从多个外部腔输入光束提取多个第一提取的分量光束并将多个第一提取的分量光束引导到反馈支路中；反射元件，其设置在反馈支路中并被配置为将多个第一提取的分量光束反射回来穿过光束分离器，以使得多个第一提取的分量光束的至少一部分作为多个正交反馈分量光束透射到多个光束发射器，每个正交反馈分量光束具有与初始线性偏振状态正交的偏振状态；以及第一角色散光学器件，其设置在反馈支路中并具有第一波长相关角色散函数，第一角色散光学器件被配置为在多个第一提取的分量光束上传递由第一波长相关角色散函数确定的波长相关角光谱。

提供了用于使由多个发射器共同发射的多个输入光束的波长稳定的方法，多个输入光束中的每个具有带有初始线性偏振状态的主要分量。该方法涉及从多个输入光束提取多个提取的分量光束；引导多个提取的分量光束穿过将波长相关角光谱传递到多个提取的分量光束的角色散光学器件；引导多个提取的分量光束穿过包括波长选择性光学器件的反馈支路以便提供多个反馈光束，每个反馈光束包括具有与多个输入光束的初始线性偏振状态正交的偏振状态的分量；以及将多个反馈光束引导到多个发射器中。