单发射器线束系统技术方案

一种线束系统包括单发射器光引擎，单发射器光引擎包括多个独立的间隔开的单发射器二极管激光器，每个发射器被配置为发射二极管激光光束。光束间距光学器件光耦合至单发射器光引擎，并配置为以密集的平行结构提供二极管激光光束的传播轴线。具有纵轴线的光导管设置为通过接收密集的组合光束并在光导管中反射光束而提供出射光束，该出射光束具有在一个或多个轴线上均匀的强度分布。相干性减小通过对密集的组合光束进行衍射或者通过在光导管中的传播来实现。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】单发射器线束系统本申请要求2014年2月5日提交的美国临时申请61/935962的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。
本公开涉及高功率激光线束系统。
技术介绍
传统的线束发生器典型地基于微通道冷却的激光二极管条的堆栈，并且存在很多可靠性方面的问题。一些问题包括微通道冷却器的腐蚀和泄露，O-环或其他密封装置周围的泄露，以及快轴准直(FAC)光学器件随时间推移发生的运动或错位。图1示出常规的基于激光条的线束发生器100，其包括14个二极管激光条112，每个具有63个发射器，一共发射882个二极管激光束。另外，为了形成激光线出射光束119，还需要快轴准直透镜，梳状滤波器，偏振器和单片镜组件116，以及其他线束光学器件，包括接收直接与其纵轴线对准的入射光的匀光光导管118。然而，在高功率线束系统中可采用用标准冷却板冷却的高可靠性的单发射器激光光源取代微通道冷却条时，典型地并不将这种应用的可能性视作一种选择予以考虑，因为激光光源总数量的减小会而导致线束的不一致的可能性增加，这是由于光源之间的自干扰(或相干性)效应造成的。相应地，仍然需要针对解决高功率线束系统中潜在的可靠性问题以及其他问题进行创新。
技术实现思路
在一些例子中，线束系统包括多个间隔开的单发射器二极管激光器，每个均配置为沿着相应的发射光束轴线发射相应的激光光束。相干性减小的光学系统被配置为接收激光光束并确立所述光束之间的光学路径长度差，从而产生相干性减小的光束。线束光学系统接收相干性减小的光束并将线束引导至目标。根据一些实施例，相干性减小光学系统包括具有一纵轴线的光波导，该光波导基于光波导中的路径长度差产生相干性减小的出射光束，其中，相对于光波导设置该光波导以非对称地接收发射光束。在一些实施例中，设置该光波导以便所接收的发射光束的光束角直径近似为入射到该光波导的入射角度的1/2。根据其他实施例，相干性减小光学系统包括衍射光栅，其设置为接收发射光束并产生相干性减小的光束作为衍射光束，该衍射光束具有与衍射角相关的光束路径差。在一些其他的实施例中，光束间距光学系统接收发射光束并将发射光束沿着比发射光束轴线更密集的密集轴线引导，从而发射光束作为密集的组合光束，其中，衍射光栅接收该密集的组合光束并基于该密集的组合光束产生相干性减小的光束。根据其他实施例，光束间距光学系统包括至少一个菱形棱镜，其沿着密集轴线引导至少一个发射光束。在典型的例子中，光束间距光学系统包括至少一个分束器，其设置为从至少一个发射光束产生至少两个光束，并沿着相应的密集轴线引导这两束光束。在一些实施例中，该至少一个分束器是以正交偏振状态产生所述至少两束光束的偏振分束器。根据其他的实施例，设置柱面镜以接收衍射光束并将该衍射光束引导进入光波导。方法包括准直多个单发射器二极管激光光束，并引导被准直的单发射器二极管激光光束以产生密集的组合光束。将该密集的组合光束引导进入光导管中以便减小光束的空间相干性并产生相干性减小的出射光束。相干性减小的出射光束的强度在垂直于相干性减小的出射光束的传输方向的至少一个轴线上是均匀的，基于该相干性减小的出射光束形成线束。典型地，将该密集的组合光束非对称地引导进入光导管中。在其他的例子中，该密集的组合光束发生衍射从而形成衍射光束以便减小光束的相干性，并将该衍射光束导入光导管中。在进一步的例子中，将具有与衍射光栅相关的最长路径长度延迟的发射光束相对于该光导管的纵轴线以最大的角度导入该光导管。线束系统包括至少两个单发射器二极管激光模块，它们分别包括多个二极管激光器，该多个二极管激光器沿着第一轴线设置以便二极管激光器发射平行于第二轴线的光束，其中，该至少两个单发射器二极管激光模块沿着第三轴线相对彼此偏移，其中，该第一、第二和第三轴线基本上相互垂直。光束间距光学系统接收发射光束并形成密集的组合光束，该光束间距光学系统包括至少一个确立密集的光束传输轴线的菱形棱镜和接收至少一个发射光束并产生至少两个相关的密集光束的分束器。衍射光栅和光导管被设置以接收密集的组合光束并产生相干性减小的光束。光束引导光学系统包括设置为接收和会聚相干性减小的光束的第一柱面透镜。折叠镜设置为接收会聚的相干性减小的二极管光束，第二柱面透镜设置为从折叠镜接收会聚的相干性减小的二极管光束。偏振镜接收相干性减小的组合光束，并以第一偏振状态反射该相干性减小的组合光束。聚焦光学系统设置为接收反射的第一偏振线状态的相干性减小的组合的光束并将线束向目标引导。在一些例子中，偏振镜设置为将来自目标的线束部分传输到光束截止器。根据其他的实施例，光束间距光学系统的分束器是以正交偏振状态产生出射光束的偏振分束器。所公开的技术的上述的以及其他的目的、特征和优势将通过下面结合附图的详细描述变得更加明显。【附图说明】图1示出常规的基于激光条的二极管激光线束发生器的侧视图。图2示出有代表性的基于多个单激光器二极管发射器的激光线束发生器的侧视图。图3示出另一个有代表性的基于单发射器的激光线束发生器的侧视图。图4示出图2中所示的实施例的一部分的扩展示意图。图5示出图3中所示的实施例的一部分的扩展示意图。图6-8示出表示路径长度变化的图。图9和10表示减小相干性的方法的例子。图11A-11B示出用于组合来自每个激光二极管的光束的棱镜组件。图12表示包含多个独立激光束的组合激光束非对称地入射到光导管中。【具体实施方式】如本说明书和权利要求书中所使用的，除非在上下文中有明确地规定，否则单数形式的“一”、“一个”以及“该”均还包括复数形式。此外，术语“包含”表示“包括”。进一步地，术语“连接”并不排除在所连接的物品之间存在中间元件。这里所描述的系统、装置和方法不应解释为任何方式的限制。相反，本专利技术旨在各个公开的实施例的单独的和彼此的各种组合以及次组合的所有的新颖的以及非显而易见的特征和方面。所公开的系统、方法和装置既不受限于任何特定的方面或特征或其组合，且所公开的系统、方法和装置也不需要存在任何一个或多个特定的优势或解决问题。任何操作理论是为了便于解释，但是所公开的系统、方法和装置不限于这样的操作理论。为了表述的方便，尽管其中一些公开的方法的操作以特别的顺序进行描述，但应该理解的是，这种表述的方式包含重新布置，除非通过下面阐述的特定的语言可知，特定的顺序是必需的。例如，在某些情况下，按顺序所描述的操作可以重新布置或者同时进行。此夕卜，为了简便，附图中可能不会示出所公开的系统、方法和装置可与其他系统、方法和装置结合使用的各种方式。另外，该描述有时使用诸如“产生”和“提供”的术语来描述所公开的方法。这些术语是对所进行的实际操作的高层次的抽象。与这些术语相应的实际操作将会根据特定的实施方式改变，并且本领域的普通技术人员很容易明白这一点。在一些例子中，值、程序步骤或者装置被称作“最低”、“最好”、“最小，，等等。应当理解的是，这样的描述意在表明可在许多所使用的功能性的选择当中作出一个选择，而且这样的选择相比其他的选择当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线束系统，包括：多个间隔开的单发射器二极管激光器，每个单发射器二极管激光器均被配置为沿着相应的发射光束轴线发射相应的激光束；相干性减小光学系统，其被设置为接收所述激光束并在光束之间建立光学路径长度差，从而产生相干性减小的光束；以及线束光学系统，其接收所述相干性减小的光束并将线束向着目标引导。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·卡尔森，D·C·森德尔斯，
申请(专利权)人：恩耐激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US