基于复用体全息光栅的光谱合成系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于复用体全息光栅的光谱合成系统，包括光束合成器和多组光束前端处理器，经光束前端处理器处理后的光束射入到光束合成器中，合成后的光束从光束合成器射出；所述光束合成器包括第一调整台以及设置在第一调整台上的复用体全息光栅；每组光束前端处理器包括一个用于产生光束的激光器、一个对光束进行准直的准直系统、一个将光束反射至复用体全息光栅的反射镜以及一个用于调整反射镜的位置和角度的第二调整台。本实用新型专利技术采用上述结构，能够使系统结构相对简单，操作简单方便，同时确保光束的衍射效率较高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光谱合成领域，具体涉及一种基于复用体全息光栅的光谱合成系统。
技术介绍
为了获得高功率、高光束质量的激光输出，对多束激光进行合成是一种有效的方法。光束合成分为相干合成和非相干合成两种，相干合成虽然可以获得更高功率的合成光束，但是由于需要严格控制各束参与合束激光的相位以保证相干性，系统复杂，技术难度大，不易实现。谱合成的输出功率正比于参与谱合成的光束数目，因此，要获得更高功率的激光输出，必须在谱合成的有限带宽内增加参与组束的光束数目，这需要各束光束具有更窄的光谱带宽，并降低各束光束之间的串扰。传统的谱合成系统逐级叠加使用体全息光栅，在每一级体光栅处增加一束光束进行合成，这种逐级合成的系统结构庞大复杂，控制难度较大，并且容易受到体光栅滤波旁瓣的串扰影响。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于复用体全息光栅的光谱合成系统，解决目前的光谱合成系统存在合成效率不高、操作不方便、系统结构相对复杂的问题。本技术为实现上述目的，采用以下技术方案实现：基于复用体全息光栅的光谱合成系统，包括光束合成器和多组光束前端处理器，经光束前端处理器处理后的光束射入到光束合成器中，合成后的光束从光束合成器射出；所述光束合成器包括第一调整台以及设置在第一调整台上的复用体全息光栅；每组光束前端处理器包括一个用于产生光束的激光器、一个对光束进行准直的准直系统、一个将光束反射至复用体全息光栅的反射镜以及一个用于调整反射镜的位置和角度的第二调整台。在同一块介质中复写不同结构参数的体全息光栅，这种器件称作多路复用体全息光栅，实现了多级光栅的集成，有利于减小多级光栅的界面反射，减小系统体积重量。各路体光栅都要满足布拉格条件，因此，通过设计各级体光栅的不同的光栅周期Λm和矢量倾斜角为可以使各级体光栅满足布拉格条件时对应的中心波长为λm，衍射角均为θ，此时，相应的布拉格入射角从而，各级体光栅在频谱上都相当于一路通道，将以θBm角度入射的中心波长为λm的光束以衍射角θ出射，其他波长的光仍沿原方向传播。最终，N级体全息光栅可以实现N+1束光束的谱合成。进一步地，作为优选方案，所述第一调整台包括第一位移台以及设置在第一位移台上的第一旋转台，第一旋转台能够沿着第一位移台来回运动，复用体全息光栅设置在第一旋转台上。进一步地，作为优选方案，所述第二调整台包括第二位移台5以及设置在第二位移台上的第二旋转台，第二旋转台能够沿着第二位移台来回运动，反射镜设置在第二旋转台上。进一步地，作为优选方案，还包括旋转台控制器和位移台控制器，所述旋转台控制器分别与第一旋转台、第二旋转台实现电信号连接，所述位移台控制器分别与第一位移台、第二位移台实现电信号连接。进一步地，作为优选方案，还包括测量尺，所述测量尺设置在复用体全息光栅的光束射出方向上。进一步地，作为优选方案，所述测量尺为毫米尺。进一步地，作为优选方案，所述复用体全息光栅为复用切趾光栅。本技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：(1)本技术采用准直系统对激光器的出射光束进行严格准直，保证了射入光束合成器的各束光具有较小的发散角，从而保证光栅对该光束的波长选择性较窄，进而可在有限带宽内复用更多路的光栅，即合成更多束激光。同时，采用第一调整台和第二调整台对反射镜和复用体全息光栅的位置和角度进行精密控制，从而保证了各束光均能够入射到复用体全息光栅的中心位置，使衍射光束能够以最高衍射效率出射。(2)本技术采用复用切趾光栅作为光束合成部分的光栅，能够有效地避免复用体全息光栅之间的相互干扰，起到抑制旁瓣的作用。(3)本技术通过在合成光束的出射方向上设置一个测量尺，根据各路激光的透射光和衍射光光斑在测量尺上的位置，可以推算出入射角和衍射角，当测量尺为毫米尺时，由于反射镜等与测量尺的距离为米量级，因此角度测量精度可达到毫弧度量级，即可获得较高的测量精度。(4)本技术仅用一块复用体全息光栅实现了光谱合成，简化了系统结构，节省了系统空间体积，同时操作简单方便。附图说明图1为本技术的整体结构示意图。图中附图标记对应的名称为：1、激光器，2、准直系统，3、第二旋转台，4、反射镜，5、第二位移台，6、第一位移台，7、第一旋转台，8、复用体全息光栅，9、旋转台控制器，10、位移台控制器，11、测量尺。具体实施方式下面结合实施例对本技术作进一步地详细说明，但本技术的实施方式不限于此。实施例：如图1所示，本实施例所述的基于复用体全息光栅的光谱合成系统，包括光束合成器和多组光束前端处理器，经光束前端处理器处理后的光束射入到光束合成器中，合成后的光束从光束合成器射出。具体地，光束合成器包括第一调整台以及设置在第一调整台上的复用体全息光栅8；每组光束前端处理器包括一个用于产生光束的激光器1、一个对光束进行准直的准直系统2、一个将光束反射至复用体全息光栅8的反射镜4以及一个用于调整反射镜4的位置和角度的第二调整台。每组光束前端处理器对应产生、处理一种波长的光束，以其中一组为例，激光器1产生的光束进入到准直系统2中，准直系统2对光束进行严格准直，并将准直后的光束射入到反射镜4上，在反射镜4的反射作用下，光束射入到复用体全息光栅8上，在第一调整台和第二调整台的作用下，光束正好射入到复用体全息光栅8的中心位置，其余组的光束同样在反射镜4的作用下，射入到复用体全息光栅8的中心位置，各束光在复用体全息光栅8中完成光束合成并射出。需要说明的是，准直系统2为现有的结构，常用于光束处理，因此，其具体结构和原理就不再赘述。具体地，本实施例的第一调整台可以采用如下结构：第一调整台包括第一位移台6以及设置在第一位移台6上的第一旋转台7，第一旋转台7能够沿着第一位移台6来回运动，复用体全息光栅8设置在第一旋转台7上。同样，第二调整台包括第二位移台5以及设置在第二位移台5上的第二旋转台3，第二旋转台3能够沿着第二位移台5来回运动，反射镜4设置在第二旋转台3上。为了方便控制和操作，本实施例还可增加旋转台控制器9和位移台控制器10，旋转台控制器9分别与第一旋转台7、第二旋转台3实现电信号连接，位移台控制器10分别与第一位移台6、第二位移台5实现电信号连接，旋转台控制器9和位移台控制器10分别发出不同的控制指令，使各旋转台、位移台产...

【技术保护点】
基于复用体全息光栅的光谱合成系统，其特征在于：包括光束合成器和多组光束前端处理器，经光束前端处理器处理后的光束射入到光束合成器中，合成后的光束从光束合成器射出；所述光束合成器包括第一调整台以及设置在第一调整台上的复用体全息光栅(8)；每组光束前端处理器包括一个用于产生光束的激光器(1)、一个对光束进行准直的准直系统(2)、一个将光束反射至复用体全息光栅(8)的反射镜(4)以及一个用于调整反射镜(4)的位置和角度的第二调整台。

【技术特征摘要】
1.基于复用体全息光栅的光谱合成系统，其特征在于：包括光束合成器
和多组光束前端处理器，经光束前端处理器处理后的光束射入到光束合成器
中，合成后的光束从光束合成器射出；
所述光束合成器包括第一调整台以及设置在第一调整台上的复用体全息
光栅(8)；
每组光束前端处理器包括一个用于产生光束的激光器(1)、一个对光束
进行准直的准直系统(2)、一个将光束反射至复用体全息光栅(8)的反射镜
(4)以及一个用于调整反射镜(4)的位置和角度的第二调整台。
2.根据权利要求1所述的基于复用体全息光栅的光谱合成系统，其特征
在于：所述第一调整台包括第一位移台(6)以及设置在第一位移台(6)上的
第一旋转台(7)，第一旋转台(7)能够沿着第一位移台(6)来回运动，复
用体全息光栅(8)设置在第一旋转台(7)上。
3.根据权利要求2所述的基于复用体全息光栅的光谱合成系统，其特征
在于：所述第二调整台包括第二位移台(5)以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：段佳著，赵祥杰，张大勇，骆永全，沈志学，王海峰，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51