[发明专利]一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置及合束方法

说明书

本发明涉及一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置及合束方法。其中，合束装置包括多个并排设置的发光模块，采用布拉格光栅进行波长锁定；输出光经聚焦光学元件后入射至合束元件进行合束，合束光经分光元件作用后一部分反射，一部分透射，一部分以色散元件的衍射角入射到色散元件上，并在变换光学元件作用下形成平行光；最后在图像采集机构上形成与发光模块对应波长的光束的图块；通过图像采集机构上的发光模块形成的图块与预设图块之间是否存在偏差来判断该对应的发光模块的波长是否锁定，有效解决现有的多发光模块的合束装置无法进行锁定波长的判断和检测造成的合束装置光束质量较低的问题，合束装置结构简单，判断检测快速，调整方便。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置及合束方法。

背景技术

大功率激光器芯片常被用作固体激光器(如薄片，光纤和板条激光器)的泵浦源，因此其效率、激光发射的空间和光谱特性决定了固体激光器的性能。大功率激光器芯片也被直接用材料加工(如表面处理，焊接，增材制造，切割)等工业领域，并且显示了替代固体和光纤激光器的潜力。输出功率和亮度的增加是直接大功率激光器芯片应用范围扩大的主要驱动力。通常通过合束技术获得高功率、高亮度的激光输出。

激光合束技术是获得高亮度、高功率半导体激光输出的有效方法之一。光谱合束是通过外腔反馈，将不同激光器芯片波长锁定在一定波长，利用色散元件将不同波长光束合成一束，但是外腔光谱合束由于存在串扰问题，将导致光束质量的恶化，另外多个激光器芯片在同一外腔中，需严格控制各激光器芯片的指向性一致以保证能够全部起振，否则部分激光器芯片部分锁定也将导致光束质量和效率下降。

近年来，采用布拉格光栅(VBG光栅)的反馈方式来实现高功率激光器芯片的波长锁定和光谱线宽的窄化，以增强对环境的适应性，扩大其应用范围。

现有技术中VBG光栅外腔激光器模块合束装置包括若干个并排且间隔所需间距布置的发光模块、傅里叶变换透镜及光栅。其中每个发光模块包括可发射激光的激光单元，及接收激光单元发射出不同波长的布拉格光栅,布拉格光栅具有预设锁定波长，从而实现将每个激光单元发射出的不同激光锁定在预设波长的激光上并发射出去；每个发光模块锁定不同波长的激光形成平行光，之后平行光均入射至傅里叶变换透镜上，经傅里叶变换透镜聚焦在光栅上，再经光栅衍射后形成合束光照射出去。

但是，上述的VBG光栅外腔激光器模块合束装置，在实际使用过程中，由于每个发光模块的布拉格光栅实际锁定的激光波长与预设锁定的激光波长存在偏差，导致透射式光栅输出的合束光中包含的激光波长与理论的合束光包含的激光波长存在偏差，造成合束光的质量和功率的下降，可现有技术中的VBG光栅外腔激光器模块合束装置难以检测或判断出，合束光中的哪些波长的激光与理论的波长激光存在偏差。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于现有的VBG光栅外腔激光器模块合束装置难以检测或判断出，合束光中的哪些波长的激光与理论的波长激光存在偏差。

本发明的目的在于提供一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置，包括至少两个间隔且并排布置的发光模块，任一所述发光模块包括可发射激光的激光单元，及用于接收所述激光单元发射出的激光的布拉格光栅；其中，一个所述发光模块作为基准发光模块；设在所有所述发光模块的输出光路上的聚焦光学元件；设在所述聚焦光学元件的输出光路的聚焦位置处的合束元件；还包括

分光元件，设在所述合束元件的输出光路上；

色散元件，设在所述分光元件的任一输出光路上，用于将合束光分散为与所述聚焦光学元件和所述合束元件之间的各个波长的激光相对位置关系一致的分散光；

变换光学元件，设在所述色散元件的输出光路上，用于将所述分散光透射为平行光；

图像采集机构，设在所述变换光学元件的输出光路上，用于采集所述变换光学元件的输出光路上的平行光照射的图块。