本发明专利技术涉及一种用于具有不同波长(λ1，…，λn)的激光束(2a、2n)的波长耦合的装置(1)，该装置包括：至少一个激光源(3)用于产生多个激光束(2a、2n)；叠加机构(7)用于将多个激光束(2a、2n)空间叠加以形成具有多个波长(λ1，…，λn)的叠加激光束(8)。装置(1)具有布置在激光源(3)与叠加机构(7)之间的光路中的反馈机构，用于将待叠加的激光束(2a、2n)的照射分量反馈回到激光源(3)，该反馈机构包括部分反射的角分散的光学元件，特别是部分反射的衍射栅(6)。叠加机构可以例如构造为发射的或反射的衍射栅(7)，该衍射栅的光学特性匹配于部分反射的衍射栅(6)的光学特征，以使所述激光束(2a、2n)基本上无分散地叠加。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于具有不同波长的激光束的波长耦合的装置，该装置包括：用 于产生多个激光束的至少一个激光源；以及用于在空间上叠加所述多个激光束以形成具有 多个波长的叠加激光束的至少一个叠加机构。
技术介绍
用于多个激光束的（紧密的）波长耦合的装置包括激光源，该激光源产生多个具 有不同波长用于叠加或者说波长耦合的激光束。这些激光束在叠加机构中空间叠加并且形 成叠加的、具有多个波长的激光束。作为叠加机构可以使用例如呈棱边滤波器形式的光谱 灵敏元件。经常使用角分散的光学元件作为叠加机构。在角分散的光学元件上，以不同角 度照射的激光束基于其分别不同的波长叠加为一个唯一的、具有多个不同波长的激光束。 作为角分散的光学元件经常使用反射的或发射的栅，该栅将以不同角度照射的激光束以一 个共同的出射角反射或发射。该栅可以例如构造为介电的反射栅或发射栅、体布拉格光栅 ("Volume Bragg Grating"，VBG)或构造为基于全息（"Volume Holographic Grating"） 的栅，如同例如在文献EP2523280 A2中所述。作为叠加机构也可以使用例如呈棱镜形式的 角分散光学元件。 为了实现角度分布或者为了产生以不同角度照射到角分散光学元件上的激光束， 存在不同的可能性。在US 6, 192,062 Bl中例如描述一种装置，其中出于该目的使用呈透 镜形式的成像光学元件。该透镜将在布置有多个放大元件（激光发射器）的第一焦平面中 的位置分布转换为在第二焦平面中的角度分布。由第一焦平面中的不同位置上的放大元件 发出的、典型地平行的激光束通过位置-角度变换，如期望的那样以不同的角度照射到衍 射栅上。用于变换的透镜可以构造为圆柱透镜或者可能构造为球形透镜，在下文中也被称 为变换透镜。 替换使用成像光学元件来实现到角分散光学元件上的角度分布，也可能的是，改 变由多个相互间隔开的激光源射出的激光束的光束方向，使得这些激光束在叠加区域中以 不同的角度照射在角分散光学元件上。为了实现这一点，可以使用多个透镜，这些透镜接收 和聚焦多个激光源的激光束，其中，透镜之间的间距（英语"Pitch"）不同于激光源之间的 间距，如在WO 2006/116477 A2中详细解释的那样。 为了产生具有不同的波长用于叠加的激光束，需要波长稳定化。为了实现稳定， 可以对于每个待叠加的激光束进行反馈，以使配属于该激光束的激光发射器的对应波长稳 定化。在这种情况下可以例如使用所谓体布拉格光栅或光栅波导镜作为反馈元件，它们将 激光束的一部分反射回到对应的激光发射器中。波长稳定化也可以借助于一个共同的反 馈元件、例如借助于所谓啁嗽体布拉格光栅实现，该光栅能够使多个激光发射器稳定在不 同的波长上。也可能的是，直接在对应的激光发射器中进行反馈，例如在使用所谓"分散式 反馈" (DFB)激光器的情况下，其中，呈光栅结构形式的反馈元件写入激光活性介质自身中。 反馈元件或光栅结构也可以设置在激光活性区域之外，但是在集成予同一芯片上的波导体 中，如在例如所谓"分散式布拉格反射器"（DBR)激光器中就是这种情况。一个单个的波长 稳定的激光束的光谱带宽在此通常在大约0.1 nm到0. 4nm之间。 反馈也可以借助于反馈元件实现，该反馈元件设置在叠加的激光束的光路中。在 这种情况下经常使用部分反射的耦出元件作为反馈元件，其中整个装置直至耦出元件用 作谐振器（所谓"外腔激光器"）。在这样的装置中可以使用由两个圆柱透镜或由两个球 形透镜组成的光束望远装置，如同例如在US 8, 049,966 B2中所述。在叠加激光束的光 路中也可以设置一单个透镜，该透镜大概与耦出元件的间距大约为其焦距，如同例如在US 6, 192,062 Bl 中所述。 为了产生激光束，激光源典型地具有多个激光发射器，这些激光发射器构造为激 光二极管。多个典型地约5到约55或60之间个条形激光二极管可以在此并排地设置在一 个共同的芯片上，该芯片也称为（激光）棒。一个激光二极管典型地产生一个激光束，该激 光束在第一方向（FA( "fast axis"，快轴）方向）上比较快速地发散，也就是说具有例如 约40°或更大的大射出角，在第二方向（SA( "slow axis"，慢轴）方向）上比较缓慢地发 散并且例如以约15°或更小的射出角扩散。由相应激光二极管发射的激光束在FA方向上 具有几乎受限衍射的光束质量并且在SA方向上至少对于当前已知的宽条发射器具有较差 的光束质量。SA方向典型地在横向于条形激光二极管的棒平面中延伸，FA方向与SA方向 垂直。激光二极管可以在棒上以不变的相互间距（"pitch"，节距）设置，但是也可能的是， 棒的相邻激光二极管之间的间距是变化的。棒的各个激光二极管或带状发射器在SA方向 上的光束参数积也可以是变化的，如同例如在申请人的文献EP 2 088 651 Al中所述。为 了产生光束参数积的变化，至少一些带状发射器可以在SA方向上不同宽度地构成。 为了使发出的激光束准直，可以在棒上或者与该棒间隔地设置圆柱形透镜，以使 各个激光二极管的激光束在FA方向上准直。借助于微光学的圆柱形透镜阵列，也可以在SA 方向上进行棒的各个激光束的准直。 多个在SA方向上并排设置的激光棒形成所谓水平堆（英语："Stack"）。这些二 极管棒在此可以布置在一共同的热沉上，例如通过所谓"直接铜键合"，DCB。在DCB热沉中 有些情况下可能装有用于二极管棒的水冷的冷却通道。在此热沉可以特别稀薄地构成，这 使得能够实现各个激光发射器之间的小节距，亦即小间距，因为通过小热阻可以减少各个 激光发射器的热串扰并因此提高包密度。 当然，多个激光棒相叠的堆置（亦即在FA方向上）也是可能的，这称为垂直堆。 这样的垂直堆可以尤其在背侧通过共同的DCB热沉冷却，由此实现在激光棒堆叠时的高填 充系数。多个激光棒也可以弓形地设置，从而发射方向朝向弓形内部，如同例如在文献EP 1619765 Al 中所述。 由文献US 8, 049, 966 B2已知，将垂直堆的多个相叠设置的激光发射器或激光棒 的激光束在波长方面叠加。在文献US 2011/0216417 Al中提出，使用呈光学转子形式的转 换机构，以使水平堆的二极管棒或激光发射器的激光束例如旋转90°并且在激光束波长叠 加之前调换SA方向和FA方向的角色。在文献US 2011/0222574 Al中提出，借助于呈光栅 形式的两个叠加机构进行由激光源的二维阵列产生的激光束的二维波长叠加。 除了上述机械堆叠之外，由多个激光发射器或多个激光棒产生的激光束的光学堆 叠也是可能的。出于该目的经常使用梳状交叠机构（英语"interleaver"）。梳状交叠机 构例如可以用于将垂直或水平堆的二极管棒的激光束梳状交叠，使得这些激光光束在梳状 交叠之后在一个维度或方向上相叠。梳状交叠可以例如以在文献EP 1601072 Al中所述的 方式实施。也可能的是，将两个例如垂直堆的激光束借助于作为梳状交叠的狭缝镜进行梳 状交叠，以便减小由各个二极管棒产生的激光束之间的填充系数或间距并且将它们在光学 上更紧密地打包。也可能的是，将沿SA方向并排设置的二极管棒的水平堆的激光束本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于具有不同波长(λ1，...，λn)的激光束(2a，...，2n)的波长耦合的装置(1)，该装置包括：至少一个激光源(3)，用于产生多个激光束(2a，...，2n)；以及叠加机构(7)，用于使所述多个激光束(2a，...，2n)在空间上叠加以形成具有多个波长(λ1，...，λn)的叠加激光束(8)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·基利，C·蒂尔科恩，S·里德，V·C·内戈伊塔，T·维特哈克，S·施特罗迈尔，Y·李，H·安，T·巴尔诺斯基，
申请(专利权)人：通快激光有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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