一種緊湊化布局的外腔反饋式二極管激光光譜合成光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種緊湊化布局的外腔反饋式二極管激光光譜合成光學(xué)系統(tǒng)。該光譜合成系統(tǒng)較通用的外腔反饋式合成系統(tǒng)更加緊湊化、小型化。
【背景技術(shù)】
[0002]二極管激光器具有電光效率高、波長(zhǎng)覆蓋范圍廣、體積小、重量輕、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)，但目前高功率二極管激光器光束質(zhì)量較差，發(fā)散角大，限制了它的直接應(yīng)用領(lǐng)域。采用二極管激光光譜合成技術(shù)可使合成光束的質(zhì)量與參與合成的子發(fā)光單元相當(dāng)，彌補(bǔ)了二極管激光器光束質(zhì)量較差的缺點(diǎn)，大幅提高了二極管激光器的發(fā)光亮度，因此直接利用二極管激光器組成高效、緊湊輕量化的激光系統(tǒng)而不通過中間泵浦的轉(zhuǎn)換過程，是最有希望實(shí)現(xiàn)高亮度激光輸出的技術(shù)方向之一。名為《高亮度波長(zhǎng)合成半導(dǎo)體激光線陣》(High-Brightness Wavelength Beam Combined Semiconductor Laser D1de Arrays,Robin K.Huang etal.1EEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, 2007，19 (4)，209-211)的文章對(duì)基于“光柵+外腔反饋”的二極管激光光譜合成的原理進(jìn)行了詳細(xì)說明。在該經(jīng)典的外腔反饋式二極管的光路布局中，二極管激光器陣列和衍射光柵分別位于慢軸轉(zhuǎn)換透鏡的前焦面與后焦面，合成光學(xué)系統(tǒng)的長(zhǎng)度至少為慢軸轉(zhuǎn)換透鏡的2倍焦距。由于對(duì)合成激光光譜寬度的要求，慢軸轉(zhuǎn)換透鏡的焦距往往設(shè)計(jì)得較大，因此導(dǎo)致合成系統(tǒng)的體積較為龐大，不利于激光器系統(tǒng)的緊湊小型化的設(shè)計(jì)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了使二極管光譜合成系統(tǒng)更加緊湊化，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種緊湊化布局的外腔反饋式二極管激光光譜合成光學(xué)系統(tǒng)，通過在外腔鏡前增加一個(gè)聚焦柱透鏡，使二極管激光器陣列可緊湊地放置于慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡前端面，從而大大減小光譜合成系統(tǒng)的體積規(guī)模。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種緊湊化布局的外腔反饋式二極管激光光譜合成光學(xué)系統(tǒng)，包括二極管激光器、慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡、衍射光柵、聚焦柱透鏡和外腔鏡，所述衍射光柵位于慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡的后焦面上；所述外腔鏡與衍射光柵之間設(shè)置一個(gè)聚焦柱透鏡，所述聚焦柱透鏡與慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡組成透鏡組，所述透鏡組的等效前焦面位于慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡前端一倍焦距以內(nèi)，且二極管激光器位于透鏡組的等效前焦面上，所述外腔鏡位于透鏡組的等效后焦面；所述二極管激光器發(fā)出的激光經(jīng)過慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡、衍射光柵及聚焦柱透鏡后，光束將平行出射，且垂直入射到外腔鏡上，經(jīng)外腔鏡反射后，激光經(jīng)過原光路返回原發(fā)光單元，形成完整的振蕩回路。該技術(shù)方案的核心在于慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡與聚焦柱透鏡組成透鏡組的焦距與經(jīng)典合成系統(tǒng)中的慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡的焦距相當(dāng)，可以根據(jù)合成激光束的譜寬設(shè)計(jì)得較大，通過光學(xué)設(shè)計(jì)可使該實(shí)用新型系統(tǒng)中的慢軸轉(zhuǎn)換柱焦距為透鏡組等效焦距的數(shù)十分之一，且透鏡組等效前焦面位于慢軸轉(zhuǎn)換柱一倍焦距以內(nèi)。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述衍射光柵或?yàn)榉瓷涫狡矫婀鈻?、或?yàn)橥干涫狡矫婀鈻拧?br>[0007]在上述技術(shù)方案中，慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡的焦距為透鏡組等效焦距的數(shù)十分之一，其中數(shù)為一到九之間的任一自然數(shù)。
[0008]在上述技術(shù)方案中，透鏡組等效前焦面位于慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡的一倍焦距以內(nèi)。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述二極管激光器從出射方向依次包括二極管激光器線陣、快軸準(zhǔn)直透鏡和慢軸準(zhǔn)直透鏡。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述外腔鏡部分反射鏡，前表面鍍耐強(qiáng)光分光膜。
[0011]在上述技術(shù)方案中，所述分光膜的反射率為5%~30%。
[0012]本實(shí)用新型中，由于二極管激光器陣列位于透鏡組的等效前焦面上，激光經(jīng)過慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡、衍射光柵及聚焦柱透鏡后，光束將平行出射，并垂直入射到外腔鏡上。經(jīng)外腔鏡反射后，激光經(jīng)過原光路返回原發(fā)光單元，從而形成完整的振蕩回路。與經(jīng)典的外腔反饋式二極管激光光譜合成系統(tǒng)相比，二極管激光器陣列不是置于慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡的前焦面，而是放置于慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡與聚焦柱透鏡組成透鏡組的前焦面，其位于慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡一倍焦距以內(nèi)，而慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡焦距為透鏡組等效焦距的數(shù)十分之一，因此可使光譜合成系統(tǒng)的尺寸減小為接近原來(lái)的一半。
[0013]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:因?yàn)樵黾恿司劢怪哥R從而構(gòu)成透鏡組的原因，可以使得慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡和激光源之間的距離大幅度的降低，且還能保證激光合成的效率與質(zhì)量。特別是在某些大型和對(duì)空間有特殊需求的項(xiàng)目和系統(tǒng)中，使二極管激光光譜合成系統(tǒng)減小近一半的尺寸，從而降低了激光器系統(tǒng)的整體體積規(guī)模，進(jìn)一步優(yōu)化了系統(tǒng)的緊湊化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)空間的壓縮將帶來(lái)優(yōu)良的工程實(shí)用效果，這不僅僅體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)成本的節(jié)約，更多體現(xiàn)在系統(tǒng)小型化上。
【附圖說明】
[0014]本實(shí)用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0015]圖1是普通二極管激光光譜合成系統(tǒng)的布局與光路示意圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型的一種布局與光路示意圖；
[0017]圖3是本實(shí)用新型的另一種布局與光路示意圖；
[0018]圖4是本實(shí)用新型中的二極管激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖中，I是二極管激光器、2是慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡、3是反射式平面光柵、4是外腔鏡、5是聚焦柱透鏡、6是透射式平面光柵、7是二極管激光器線陣，8是快軸準(zhǔn)直透鏡、9是慢軸準(zhǔn)直透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，是普通二極管激光光譜合成系統(tǒng)，具體包括二極管激光器、慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡、反射式平面光柵、外腔鏡。由于二極管激光器位于慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡的前焦面，反射式平面光柵位于慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡的后焦面，所以二極管激光器中某一子發(fā)光單元發(fā)出的光經(jīng)過慢軸轉(zhuǎn)換柱透鏡后平行入射至反射式平面光柵。