[发明专利]一种可调节输出光束谱宽的外腔反馈光谱合束装置

说明书

本发明提供一种可调节输出光束谱宽的外腔反馈光谱合束装置,包括：可绕球心旋转的凹球面反射镜和位置固定的凸球面反射镜；所述凹球面反射镜用于将入射的平行光束反射汇聚至所述凸球面反射镜；所述凸球面反射镜用于将所述凹球面反射镜反射汇聚入射的光束反射准直形成平行光输出；所述凹球面反射镜和所述凸球面反射镜的焦点重合，所述凹球面反射镜的曲率半径R大于所述凸球面反射镜曲率半径r，所述凹球面反射镜和所述凸球面反射镜的球心间隔为(R‑r)/2。本发明克服了传统透镜和棱镜整形对不同频率光束具有一定发散作用的局限性。

技术领域

本发明涉及半导体激光技术领域，尤其涉及一种可调节输出光束谱宽的外腔反馈光谱合束装置。

背景技术

高功率半导体激光器具有轻量化、免维护和可靠性高等优点，在智能装备制造、医疗以及通信等领域具有广泛的应用前景。然而，半导体激光器的特殊原理和结构使其输出功率和光束质量存在此消彼长的问题，即追求高功率的同时光束质量会劣化。

将半导体激光器封装为阵列或叠阵结构，再采用光谱合束技术实现单光束输出是解决该问题的关键技术。谱合束技术常采用光栅作为色散元件，各个子单元的振荡波长与光栅外腔反馈匹配，使得不同波长和不同入射角的光束以同方向出射进而实现高功率单光束输出。谱合成光束的光束质量可保持与子光束一直，且强度为各子光束的强度叠加。若要获得更高功率的激光输出，增加合束单元数目是获得高功率单光束输出的关键。但是，在谱合成过程中，提高半导体激光器的功率和亮度是以牺牲光谱宽度为代价的。由于光栅衍射带宽和半导体材料增益带宽的限制，合束单元数目不可能无节制地增加。因此，压缩合成光束谱宽成为增加合束单元数目的一个主要途径。

目前，压缩谱合成光束谱宽的方式主要有：1、增加变换透镜焦距，但此方式会增加光束在光栅外腔中的传输光程，致使子单元间易发生光束串扰；2、增加光栅线密度，然而光栅作为谱合束系统的主要色散元件，改变其线密度会影响其衍射效率，且线密度受到激光波长的限制；3、减小子单元间距离，但由于半导体激光器封装工艺限制，通过减小子单元间隔压缩谱宽能力有限。在封装工艺有限制的情况下，采用外部光学系统压缩光束间距，现有技术有使用4f光学成像系统和棱镜对压缩光束间距，但是光学系统中的透镜和棱镜对具有不同波长的光束具有色散作用，易引起光束发散角增大，降低合束效率。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种可调节输出光束谱宽的外腔反馈光谱合束装置。

一种可调节输出光束谱宽的外腔反馈光谱合束装置,包括：

可调节式缩束球面反射镜对，用于将入射在其上的平行光束经过若干次光束宽度压缩操作后进行输出；

所述调节式缩束球面反射镜对包括：可绕球心旋转的凹球面反射镜和位置固定的凸球面反射镜；

所述凹球面反射镜用于将入射的平行光束反射汇聚至所述凸球面反射镜；

所述凸球面反射镜用于将所述凹球面反射镜反射汇聚入射的光束反射准直形成平行光输出；

所述凹球面反射镜和所述凸球面反射镜的焦点重合，所述凹球面反射镜的曲率半径R大于所述凸球面反射镜曲率半径r，所述凹球面反射镜和所述凸球面反射镜的球心间隔为(R-r)/2。

进一步地，如上所述的可调节输出光束谱宽的外腔反馈光谱合束装置,所述可调节式缩束球面反射镜对压缩后的输出光束依次经过变换透镜和衍射光栅,到达输出耦合镜；

所述输出耦合镜于所述衍射光栅的最大级次衍射方向且与衍射方向垂直放置；

所述凸球面反射镜的准直光束的中心轴与变换透镜的主轴重合。

进一步地，如上所述的可调节输出光束谱宽的外腔反馈光谱合束装置,包括半导体激光阵列光源，所述半导体激光阵列光源用于发出阵列光束并入射至凹球面反射镜上；