本发明专利技术涉及一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置及合束方法。其中，合束装置包括多个并排设置的发光模块，采用布拉格光栅进行波长锁定；输出光经聚焦光学元件后入射至合束元件进行合束，合束光经分光元件作用后一部分反射，一部分透射，一部分以色散元件的衍射角入射到色散元件上，并在变换光学元件作用下形成平行光；最后在图像采集机构上形成与发光模块对应波长的光束的图块；通过图像采集机构上的发光模块形成的图块与预设图块之间是否存在偏差来判断该对应的发光模块的波长是否锁定，有效解决现有的多发光模块的合束装置无法进行锁定波长的判断和检测造成的合束装置光束质量较低的问题，合束装置结构简单，判断检测快速，调整方便。
A Beam Combining Device and Method for Bragg Grating External Cavity Laser Module
【技术实现步骤摘要】
一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置及合束方法
本专利技术涉及激光器
，具体涉及一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置及合束方法。
技术介绍
大功率激光器芯片常被用作固体激光器(如薄片，光纤和板条激光器)的泵浦源，因此其效率、激光发射的空间和光谱特性决定了固体激光器的性能。大功率激光器芯片也被直接用材料加工(如表面处理，焊接，增材制造，切割)等工业领域，并且显示了替代固体和光纤激光器的潜力。输出功率和亮度的增加是直接大功率激光器芯片应用范围扩大的主要驱动力。通常通过合束技术获得高功率、高亮度的激光输出。激光合束技术是获得高亮度、高功率半导体激光输出的有效方法之一。光谱合束是通过外腔反馈，将不同激光器芯片波长锁定在一定波长，利用色散元件将不同波长光束合成一束，但是外腔光谱合束由于存在串扰问题，将导致光束质量的恶化，另外多个激光器芯片在同一外腔中，需严格控制各激光器芯片的指向性一致以保证能够全部起振，否则部分激光器芯片部分锁定也将导致光束质量和效率下降。近年来，采用布拉格光栅(VBG光栅)的反馈方式来实现高功率激光器芯片的波长锁定和光谱线宽的窄化，以增强对环境的适应性，扩大其应用范围。现有技术中VBG光栅外腔激光器模块合束装置包括若干个并排且间隔所需间距布置的发光模块、傅里叶变换透镜及光栅。其中每个发光模块包括可发射激光的激光单元，及接收激光单元发射出不同波长的布拉格光栅,布拉格光栅具有预设锁定波长，从而实现将每个激光单元发射出的不同激光锁定在预设波长的激光上并发射出去；每个发光模块锁定不同波长的激光形成平行光，之后平行光均入射至傅里叶变换透镜上，经傅里叶变换透镜聚焦在光栅上，再经光栅衍射后形成合束光照射出去。但是，上述的VBG光栅外腔激光器模块合束装置，在实际使用过程中，由于每个发光模块的布拉格光栅实际锁定的激光波长与预设锁定的激光波长存在偏差，导致透射式光栅输出的合束光中包含的激光波长与理论的合束光包含的激光波长存在偏差，造成合束光的质量和功率的下降，可现有技术中的VBG光栅外腔激光器模块合束装置难以检测或判断出，合束光中的哪些波长的激光与理论的波长激光存在偏差。
技术实现思路
因此，本专利技术所要解决的技术问题在于现有的VBG光栅外腔激光器模块合束装置难以检测或判断出，合束光中的哪些波长的激光与理论的波长激光存在偏差。本专利技术的目的在于提供一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置，包括至少两个间隔且并排布置的发光模块，任一所述发光模块包括可发射激光的激光单元，及用于接收所述激光单元发射出的激光的布拉格光栅；其中，一个所述发光模块作为基准发光模块；设在所有所述发光模块的输出光路上的聚焦光学元件；设在所述聚焦光学元件的输出光路的聚焦位置处的合束元件；还包括分光元件，设在所述合束元件的输出光路上；色散元件，设在所述分光元件的任一输出光路上，用于将合束光分散为与所述聚焦光学元件和所述合束元件之间的各个波长的激光相对位置关系一致的分散光；变换光学元件，设在所述色散元件的输出光路上，用于将所述分散光透射为平行光；图像采集机构，设在所述变换光学元件的输出光路上，用于采集所述变换光学元件的输出光路上的平行光照射的图块。优选地，所述的一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置，所述发光模块为至少三个，所有所述发光模块等间距并列排布。优选地，所述的一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置，所述合束元件和所述色散元件均为光栅。优选地，所述的一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置，所述合束元件和所述色散元件均为透射式光栅或反射式光栅，所述合束光经所述合束元件的衍射角为所述合束元件的光栅闪耀角，所述合束光入射至所述色散元件的入射角为所述色散元件的光栅闪耀角。优选地，所述的一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置，任一所述发光模块还包括设在所述布拉格光栅的输出光路上的光纤。优选地，所述的一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置，还包括温控装置，所述温控装置包括调温元件，设在所述布拉格光栅上；温度检测元件，用于检测所述布拉格光栅的温度；控制器，与所述调温元件和所述温度检测元件均电连接，所述控制器根据所述温度检测元件的检测信号，控制所述调温元件的升温或降温。本专利技术的目的还在于提供上述的布拉格光栅外腔激光器模块合束装置的合束方法，包括以下步骤：获取图像，所述图像包括参考图块及若干个待比较图块，其中所述参考图块对应于所述基准发光模块的输出波长的激光，所述待比较图块与其他的所述发光模块的输出波长的激光一一对应；基于所述参考图块，获取各个待比较图块各自对应的预设图块范围；将任一所述待比较图块与各自对应的预设图块范围比较；判断所述待比较图块是否落入各自对应的预设图块范围内；若待比较图块超出各自对应的预设图块范围外，调整该所述待比较图块对应的所述发光模块中布拉格光栅的锁定波长，以使该所述待比较图块落入各自对应的预设图块范围内。优选地，所述的布拉格光栅外腔激光器模块合束装置的合束方法，在判断所述待比较图块是否落入各自对应的预设图块范围内的步骤中，待比较图块与各自对应的预设图块的偏差不大于2个像素点，则表明所述待比较图块落入各自对应的预设图块范围内。优选地，所述的布拉格光栅外腔激光器模块合束装置的合束方法，在所述若待比较图块超出各自对应的预设图块范围外，调整该所述待比较图块对应的所述发光模块中布拉格光栅的锁定波长的步骤中，通过调整该所述待比较图块对应的所述发光模块中布拉格光栅的温度，以调整该所述布拉格光栅的锁定波长。优选地，所述的布拉格光栅外腔激光器模块合束装置的合束方法，在基于所述参考图块，获取各个待比较图块各自对应的预设图块范围的步骤中，所述参考图块与其相邻的预设图块之间的间距，与任意相邻的预设图块之间的间距相等。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的一种VBG光栅外腔激光器模块合束装置，包括多个并排设置的发光模块，发光模块采用布拉格光栅进行波长锁定；输出光经聚焦光学元件后入射至合束元件，在合束元件的作用下进行合束，合束光经分光元件作用后一部分反射至色散元件上分散成不同出射角度的子束，并在变换光学元件作用下形成平行光，并在图像采集机构上形成与发光模块对应波长的光束的图块；通过图像采集机构上的发光模块形成的图块与预设图块之间是否存在偏差来判断该对应的发光模块的波长是否锁定，有效解决现有的发光模块无法进行波长锁定的判断和检测造成的合束装置光束质量较低的问题，合束装置结构简单，判断检测快速，调整方便。2.本专利技术提供的一种VBG光栅外腔激光器模块合束装置，每个发光模块包括多个激光器芯片，多个激光器芯片呈台阶排布实现空间合束，每个模块的多个激光器芯片发射的激光被锁定在同一波长，不存在串扰，同时也解决了空间合束中合束单元受限的问题，可以在较小的空间内集成多路激光，使得整个激光器芯片模块尺寸较小；也可以将更多数量的单管的光束耦合进光纤，从而具有更大的输出功率，合束输出光束亮度高。3.本专利技术提供的一种VBG光栅外腔激光器模块合束装置，包括温控装置，与布拉格光栅连接，温控装置包括加热元件、温度检测元件和控制器，在图像采集机构采集到的发光模块对应的图块产生偏差时，控制器根据温度检测元件的检测信号，控制加热元件的开启或关闭，通过温控装置对发生偏差的发光模块的布拉格光栅进行温度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置，包括至少两个间隔且并排布置的发光模块(1)，任一所述发光模块(1)包括激光单元(11)，及用于接收所述激光单元(11)发射出的激光的布拉格光栅(16)；其中，一个所述发光模块(1)作为基准发光模块(100)；设在所有所述发光模块(1)的输出光路上的聚焦光学元件(2)；设在所述聚焦光学元件(2)的输出光路的聚焦位置处的合束元件(3)；其特征在于，还包括分光元件(4)，设在所述合束元件(3)的输出光路上；色散元件(5)，设在所述分光元件(4)的任一输出光路上，用于将合束光分散为与所述聚焦光学元件(2)和所述合束元件(3)之间的各个波长的激光相对位置关系一致的分散光；变换光学元件(6)，设在所述色散元件(5)的输出光路上，用于将所述分散光透射为平行光；图像采集机构(7)，设在所述变换光学元件(6)的输出光路上，用于采集所述变换光学元件(6)的输出光路上的平行光照射的图块。
【技术特征摘要】
1.一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置，包括至少两个间隔且并排布置的发光模块(1)，任一所述发光模块(1)包括激光单元(11)，及用于接收所述激光单元(11)发射出的激光的布拉格光栅(16)；其中，一个所述发光模块(1)作为基准发光模块(100)；设在所有所述发光模块(1)的输出光路上的聚焦光学元件(2)；设在所述聚焦光学元件(2)的输出光路的聚焦位置处的合束元件(3)；其特征在于，还包括分光元件(4)，设在所述合束元件(3)的输出光路上；色散元件(5)，设在所述分光元件(4)的任一输出光路上，用于将合束光分散为与所述聚焦光学元件(2)和所述合束元件(3)之间的各个波长的激光相对位置关系一致的分散光；变换光学元件(6)，设在所述色散元件(5)的输出光路上，用于将所述分散光透射为平行光；图像采集机构(7)，设在所述变换光学元件(6)的输出光路上，用于采集所述变换光学元件(6)的输出光路上的平行光照射的图块。2.根据权利要求1所述的一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置，其特征在于，所述发光模块(1)为至少三个，所有所述发光模块(1)等间距并列排布。3.根据权利要求1或2所述的一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置，其特征在于，所述合束元件(3)和所述色散元件(5)均为光栅。4.根据权利要求3所述的一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置，其特征在于，所述合束元件(3)和所述色散元件(5)均为透射式光栅或反射式光栅，所述合束光经所述合束元件(3)的衍射角为所述合束元件(3)的光栅闪耀角，所述合束光入射至所述色散元件(5)的入射角为所述色散元件(5)的光栅闪耀角。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置，其特征在于，任一所述发光模块还包括设在所述布拉格光栅(16)的输出光路上的光纤(8)。6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种布拉格光栅外腔激光器模块合束装置，其特征在于，还包括温控...
【专利技术属性】
技术研发人员：俞浩，孙舒娟，王俊，潘华东，闵大勇，
申请(专利权)人：苏州长光华芯光电技术有限公司，苏州长光华芯半导体激光创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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