具有变量反馈控制的密集波长射束合并制造技术

提供一种根据本发明专利技术实施方式的外腔激光设备。外腔激光设备包括共同发射多个发射射束(151)的多个射束发射器(111)，发射射束均包括主分量发射射束。第一反射元件(121)配置成反射多个主分量发射射束，并且布置在多个主分量发射射束的光学路径的第一偏振镜片(114)配置成旋转每个主分量发射射束的偏振以产生具有第一线性偏振的第一旋转主分量射束和具有第二线性偏振的第二旋转主分量射束。偏振射束分束器(115)配置成将第一反馈系统输出分量射束引导进输出射束(158)中，并且将第二反馈系统输出分量射束引导至多个射束发射器以作为反馈射束(159)。

Dense wavelength beam merging with variable feedback control

An external cavity laser device based on the embodiment of the invention is provided. The external cavity laser device includes a plurality of beam launchers (111) that jointly emit multiple emission beams (151). The emission beams include the main component emission beam. The first reflecting element (121) configured to reflect multiple principal component emission beam, and arranged the first polarizing lens in the optical path of a plurality of main components of the radiation beam (114) configured for rotation of each principal component of polarization beam emission to produce second rotating principal component beam first rotation has a first linear polarization beam and rotating principal component with second linear polarization. The polarization beam splitter (115) is configured to guide the output component of the first feedback system into the output beam (158), and the output beam of the second feedback system is guided to a plurality of beam launchers as feedback beams (159).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有变量反馈控制的密集波长射束合并
本申请总体涉及激光系统，更具体地涉及用于窄带宽激光束稳定和多个激光束合并的系统和方法。
技术介绍
密集波长射束合并(DWBC)技术在空间上使得多个输入射束叠加以产生单一、合并的高功率输出射束。为了确保合并的高功率输出射束对于所期望的应用场合具有足够高的品质，即具有足够小的射束参数积(BPP)，DWBC技术为发射多个输入射束的单独发射器提供波长锁定。波长锁定指的是通过使发射器发射其在窄波长谱内的绝大部分辐射而使得发射器的发射光谱关于特定的波长变窄。DWBC技术通过向以窄光谱范围内的波长激励辐射发射的每个单独发射器提供反馈来实现波长锁定，从而降低处于不期望波长辐射的相对总数。如果没有波长锁定，单独的反射器将以不期望的波长发射较大部分的辐射。不期望波长下的辐射增大了由光谱角色散元件即衍射光栅产生的合并射束的BPP。另外，具有不期望波长的辐射可通过相邻发射器之间的光谱串扰引起输出功率在时间上的波动。光谱串扰指的是这样的情形，即一个单独发射器发射的辐射的一部分作为反馈被引导进一个不同的单独发射器。为了限制以不期望波长发射的辐射的水平并由此提高波长锁定过程的保真度，DWBC技术可以采用波长过滤元件。波长过滤元件设计成当低功率输入射束通过外置腔体传播时从这些输入射束去除具有不期望波长的辐射。譬如，美国专利申请No.14/053,187、No.14/087,985以及No.14/521,487记载了包括波长过滤元件的DWBC技术和设备，所有这些文献通过引用并入本申请。
技术实现思路
提供一种根据本专利技术实施方式的外腔激光设备。所述外腔激光设备包括：共同发射多个发射射束的多个射束发射器，所述发射射束的每个包括主分量发射射束并且具有波长；角色散镜片，其布置在所述多个主分量发射射束的光学路径中并且配置成将所述多个主分量发射射束合并成合并输入射束，所述合并输入射束包括多个分量输入射束；第一偏振镜片，其布置在所述合并输入射束的光学路径中并且配置成：旋转所述合并输入射束的多个分量射束中每个分量射束的偏振以产生旋转的合并输入射束，所述旋转的合并输入射束包括多个旋转分量输入射束，以及旋转所述旋转的合并输入射束的多个旋转分量输入射束中每个的反射的偏振以产生具有第一线性偏振的第一合并反馈系统输出射束和具有第二线性偏振的第二合并反馈系统输出射束，其中所述第一合并反馈系统输出射束包括多个第一反馈系统输出分量射束，并且其中第二合并反馈系统输出射束包括多个第二反馈系统输出分量射束。根据本专利技术实施方式的外腔激光设备进一步包括偏振射束分束器，其配置成将所述第一合并反馈系统输出射束引导为合并输出射束，和将所述第二合并反馈系统输出射束作为第一合并反馈射束引导至所述角色散镜片并且引导回到所述多个射束发射器从而稳定所述多个发射射束的波长。提供一种根据本专利技术实施方式的用于稳定由多个发射器共同发射的多个发射射束的波长的方法。该方法包括由多个发射器共同发射多个包括多个主分量发射射束的发射射束，以及通过布置在所述多个主分量发射射束的光学路径中的角色散镜片将所述多个主分量发射射束合并成合并输入射束，所述合并输入射束包括多个分量输入射束。根据本专利技术实施方式的方法还包括：通过第一偏振镜片旋转所述合并输入射束的多个分量射束以产生旋转的合并输入射束，所述旋转的合并输入射束包括多个旋转分量输入射束；以及通过所述第一偏振镜片旋转所述旋转的合并输入射束的所述多个旋转分量射束从而产生具有第一线性偏振的第一合并反馈系统输出射束和具有第二线性偏振的第二合并反馈系统输出射束，其中所述第一合并反馈系统输出射束包括多个第一反馈系统输出分量射束，并且其中所述第二合并反馈系统输出射束包括多个第二反馈系统输出分量射束。根据本专利技术实施方式的方法还包括：通过所述偏振射束分束器将所述第一合并反馈系统输出射束引导为合并输出射束；以及通过所述偏振射束分束器将所述第二合并反馈系统输出射束作为第一合并反馈射束引导至所述角色散镜片并引导回到所述多个射束发射器从而稳定所述多个发射射束的波长。提供一种根据本专利技术实施方式的外腔激光设备。所述外腔激光设备包括：共同发射多个发射射束的多个射束发射器，所述发射射束的每个具有波长并且包括主分量发射射束和次分量发射射束；角色散镜片，其布置在所述多个发射射束的光学路径中并且配置成将所述多个发射射束合并成合并输入射束，所述合并输入射束包括主合并输入射束和次合并输入射束；第一偏振镜片，其布置在所述主合并输入射束的光学路径中，并且配置成旋转所述主合并输入射束以产生旋转主合并输入射束以及旋转所述旋转主合并输入射束的反射以产生具有第一线性偏振的第一合并反馈系统输出射束和具有第二线性偏振的第二合并反馈系统输出射束，其中所述第一合并反馈系统输出射束包括多个第一反馈系统输出分量射束，并且其中所述第二合并反馈系统输出射束包括多个第二反馈系统输出分量射束。根据本专利技术实施方式的外腔激光设备进一步包括偏振射束分束器，其配置成：在第一反射元件处引导通过所述第一偏振镜片的所述主合并输入射束；和在第二反射元件处引导所述次合并输入射束，所述第二反射元件配置成将所述次合并输入射束反射为第三合并反馈系统输出射束；将所述第一合并反馈系统输出射束引导为合并输出射束；将所述第二合并反馈系统输出射束作为第一合并反馈射束引导至所述角色散镜片，并且引导回到所述发射器从而稳定所述发射射束的波长；以及将所述第三合并反馈系统输出射束作为第二合并反馈射束或作为所述合并输出射束的分量的其中之一引导至所述角色散镜片。附图说明在下文将基于示例性的附图更详细地描述本专利技术。本专利技术并不局限于示例性的实施例。本文所记载和/或示出的特征可以单独使用，或者可以在本专利技术的实施方式中以不同的组合方式进行组合。通过阅读以下参照所附附图的详细描述本专利技术的各种实施例的特征和优势将变得显而易见。在附图中：图1示出根据本专利技术实施例的用于通过密集波长射束合并(DWBC)技术产生单一、多波长输出激光束的设备，所述输出激光束包括多个均具有窄波长谱的、空间上和方向上重叠的射束；图2A和2B示出了用于外腔激光设备中的激光源的构型，其中激光源为通过水平堆叠的二极管线阵(diodebar)形成的二极管激光器的阵列；图3A、3B和3C示出了用于外腔激光设备的激光源的构型，其中激光源为通过竖直堆叠的二极管线阵形成的二极管激光器的阵列；图4示出了用于外腔激光设备中的激光源的构型，其中激光源为通过二维堆叠的二极管线阵形成的二极管激光器阵列；图5示出了根据本专利技术实施例的、用于通过密集波长射束合并(DWBC)技术产生包括多个空间上和方向上重叠的射束的单一、多波长输出激光束的设备，所述射束均具有窄波长谱；和图6示出了根据本专利技术实施例的、用于通过密集波长射束合并(DWBC)技术产生包括多个空间上和方向上重叠的射束的单一、多波长输出激光束的设备，所述射束均具有窄波长谱。具体实施方式本文记载了涉及将多个单独输入射束合并成单一的合并输出射束的多种密集波长射束合并(DWBC)技术和设备。为了产生各种不同应用场合所需求的兼有足够高的功率和足够高的射束品质的合并输出射束，必须通过空间和方向上的精确重叠合并大量功率相对低的输入射束。特定应用场合例如材料加工场合(如激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外腔激光设备，包括：多个射束发射器，它们共同发射多个发射射束，所述发射射束的每个包括主分量发射射束并且具有波长；角色散镜片，其布置在所述多个主分量发射射束的光学路径中并且配置成将所述多个主分量发射射束合并成合并输入射束，所述合并输入射束包括多个分量输入射束；第一偏振镜片，其布置在所述合并输入射束的光学路径中并且配置成：旋转所述合并输入射束的所述多个分量射束中每个的偏振以产生旋转的合并输入射束，所述旋转的合并输入射束包括多个旋转分量输入射束，以及旋转所述旋转的合并输入射束的多个旋转分量输入射束中每个的反射的偏振以产生具有第一线性偏振的第一合并反馈系统输出射束和具有第二线性偏振的第二合并反馈系统输出射束，其中所述第一合并反馈系统输出射束包括多个第一反馈系统输出分量射束，并且其中所述第二合并反馈系统输出射束包括多个第二反馈系统输出分量射束；和偏振射束分束器，其配置成：将所述第一合并反馈系统输出射束引导为合并输出射束，以及将所述第二合并反馈系统输出射束作为第一合并反馈射束引导至所述角色散镜片并且引导回到所述多个射束发射器，从而稳定所述多个发射射束的波长。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.13 US 14/711,5791.一种外腔激光设备，包括：多个射束发射器，它们共同发射多个发射射束，所述发射射束的每个包括主分量发射射束并且具有波长；角色散镜片，其布置在所述多个主分量发射射束的光学路径中并且配置成将所述多个主分量发射射束合并成合并输入射束，所述合并输入射束包括多个分量输入射束；第一偏振镜片，其布置在所述合并输入射束的光学路径中并且配置成：旋转所述合并输入射束的所述多个分量射束中每个的偏振以产生旋转的合并输入射束，所述旋转的合并输入射束包括多个旋转分量输入射束，以及旋转所述旋转的合并输入射束的多个旋转分量输入射束中每个的反射的偏振以产生具有第一线性偏振的第一合并反馈系统输出射束和具有第二线性偏振的第二合并反馈系统输出射束，其中所述第一合并反馈系统输出射束包括多个第一反馈系统输出分量射束，并且其中所述第二合并反馈系统输出射束包括多个第二反馈系统输出分量射束；和偏振射束分束器，其配置成：将所述第一合并反馈系统输出射束引导为合并输出射束，以及将所述第二合并反馈系统输出射束作为第一合并反馈射束引导至所述角色散镜片并且引导回到所述多个射束发射器，从而稳定所述多个发射射束的波长。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述偏振射束分束器进一步配置成将所述合并输入射束引导至所述第一偏振镜片。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个发射射束中的每个发射射束附加地包括次分量发射射束。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述色散镜片为偏振不灵敏光栅。5.根据权利要求1所述的设备，进一步包括第一反射元件，所述第一反射元件配置成反射所述旋转的合并输入射束以产生反射、旋转的合并输入射束，其中所述反射、旋转的合并输入射束包括多个旋转分量输入射束中的每个旋转分量输入射束的反射。6.根据权利要求3所述的设备，进一步包括第二反射元件；其中所述偏振射束分束器进一步配置成将所述多个次分量发射射束引导至所述第二反射元件。7.根据权利要求5所述的设备，其中第二反射元件配置成将所述多个次分量发射射束的反射作为第三反馈系统输出射束的多个分量引导至所述偏振射束分束器，以及其中所述偏振射束分束器进一步配置成将所述第三反馈系统输出射束的多个分量引导至所述多个射束发射器。8.根据权利要求5所述的设备，其中第二反射元件配置成将所述多个次分量发射射束的反射作为第三反馈系统输出射束的多个分量引导至所述偏振射束分束器，以及其中所述偏振射束分束器配置成将所述第三反馈系统输出射束的多个分量引导为所述合并输出射束的分量。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述角色散镜片具有与波长相关的角色散功能，以及其中所述角色散镜片配置成通过被设置成在所述多个主分量发射射束上赋予由所述与波长相关的角色散功能确定的与波长相关的角谱而将所述多个主分量发射射束合并成合并输入射束。10.根据权利要求9所述的设备，进一步包括第一位置到角度转换镜片，其布置在所述多个射束发射器和所述角色散镜片之间的光学路径中并且配置成在所述多个发射射束中的每个发射射束上赋予相对于所述角色散镜片的入射角。11.根据权利要求10所述的设备，进一步包括第二偏振镜片，其布置在所述多个射束发射器和所述角色散镜片之间并且配置成旋转所述多个发射射束中的每个发射射束的偏振。12.根据权利要求9所述的设备，进一步包括空间滤波组件，其布置在所述合并输入射束和所述旋转的合并输入射束其中之一的光学路径中并且配置成仅传输与所述与波长相关的角谱的一部分相对应的分量射束。13.根据权利要求12所述的设备，其中所述空间滤波组件包括：第二位置到角度转换镜片；第三位置到角度转换镜片...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·齐莫尔，A·基利，S·里德，M·金特尔，S·纳格尔，
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