[发明专利]用于组合相干激光射束的设备、激光系统和方法

说明书

本发明涉及一种用于组合N多个相干激光射束(3.1，...，3.N)的设备(16)，其包括：至少N‑1个用于调整相干激光射束(3.1，...，3.N)中的一束的相应相位的相位调整装置(6.1，...，6.N)，以及用于组合所述相干激光射束(3.1，...，3.N)以便形成至少一束组合激光射束(12)的射束组合装置(10)。为了形成至少一束组合激光射束(12)，所述射束组合装置(10)具有带有至少两个微透镜阵列(17a，b)的微透镜组件(11)。本发明还涉及一种激光系统，其包括至少一个用于产生多个相干激光射束(3.1，...，3.N)的激光源、多个用于发射所述多个相干激光射束(3.1，...，3.N)的发射面(8.1，...，8.N)，以及上面所说明的、用于将多个相干激光射束(3.1，...，3.N)组合为至少一束组合激光射束(12)的设备(16)。本发明还涉及一种用于组合多个相干激光射束(3.1，...，3.N)的所属的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于组合N多个相干激光射束的设备，其包括：至少N-1个用于调整相干激光射束中的一束的相应相位的相位调整装置；用于组合相干激光射束以形成至少一束、尤其恰好一束组合激光射束的射束组合装置。本发明还涉及一种激光系统，其包括：用于产生多个相干激光射束、尤其超短脉冲激光射束的至少一个激光源、用于发射多个相干激光射束的多个发射面以及上述用于组合多个相干激光射束的设备。本发明还涉及一种用于组合相干激光射束的方法。

在本申请的意义下，“相干激光射束”理解为激光射束彼此间的时间相干性。通常，激光射束空间相干性可能降低，即激光射束在空间上可能部分相干，即不一定涉及单模激光射束。例如，激光射束可以由多模源产生并且形成例如较高模的高斯模、例如拉盖尔-高斯模、厄密高斯模或者它们的叠加。然而，优选地，激光射束不仅在时间上而且在空间上相干。

背景技术

在射束组合时，多个激光射束叠加为组合激光射束，所述组合激光射束具有相应的较高的功率。在相干的“平铺的孔径”射束组合(也称作并排射束组合)中，增大组合激光射束的射束横截面，但是降低扩散度，这通常在没有功率或者射束质量的损耗的情况下是不可能的。在相干的“平铺的孔径”射束组合中，多个激光射束叠加为组合激光射束，所述组合激光射束典型地具有与单个的激光射束相同的射束横截面和(理想地)相同的扩散度。这样的射束组合可以(几乎没有射束质量的损耗地)衍射地、干涉测量地或者通过偏振耦合进行。

在US 2017/0201063 A1中说明了一种用于对数量M的激光源进行相位匹配的系统，所述激光源布置成周期性的空间排列。系统具有用于准直和用于将数量M的激光射束对准进行组合的衍射的光学元件的器件，所述器件包括相栅。衍射的光学元件布置在傅立叶透镜的物镜平面内。系统也具有用于在来源于组合激光射束的负的反馈信号的基础上进行激光源的相位匹配的器件。

从US 7,924,894 B2已知一种高功率激光系统，所述高功率激光系统具有主振荡器以及多个用于产生输出小束波的光纤激光器-放大器。衍射的光学元件将输出小束波组合为组合的输出射束。调节装置使用于，使归因于输出小束波的组合的误差最小化，所述误差降低组合的输出射束的质量。小束波的相位借助相位调制器根据误差信号调整。

在US 8,248,700 B1中说明了用于相干的射束组合的系统和方法。该系统具有相干的激光器发射体的阵列，所述相干的激光器发射体的阵列产生输出射束的阵列，所述输出射束的阵列被准直透镜的阵列准直。经准直的输出射束被透镜聚焦在焦点平面内，在所述焦点平面内布置有相位屏，以便由输出射束的阵列产生一束或多束相干地叠加的射束，所述一束或多束相干地叠加的射束相应于输出射束的阵列的相位组合。相位屏可以涉及衍射的光学元件。

发明内容

本发明所基于的任务在于，提供一种用于组合多个相干激光射束的设备、一种具有这种设备的激光系统和一种所属的方法，该方法实现至少一束组合相干激光射束中的相应的单个激光射束的射束质量几乎完全地保持。