多光束高占空比合束器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种多光束合束器，尤其是一种高占空比合束器。该合束器包括基座１和４５度高反镜２，基座１包括若干层台阶，每级台阶上设置凹槽。利用台阶状基座和４５度高反镜实现了光束合成时纵向拼接和横向拼接的解耦，同时压缩了光束间的距离。可实现任意多光束、任意排列、超高占空比的合束。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种多光束合束器，尤其是一种高占空比合束器，能够实现任意多光束、多种排列、占空比接近1的光束合成。这种光束合束器可广泛应用于多光束的相干 合成、非相干合成以及其它涉及光束合成的领域。
技术介绍
随着激光技术的应用领域不断扩大，对激光输出功率和光束质量的要求越来越 高，多束中等功率、高光束质量激光的相干合成和非相干合成成为满足这一需求的重要途 径。在光束的相干合成和非相干合成中，输出光束的高占空比合成直接影响着最终的合成 效果，这里占空比定义为光斑尺寸与光斑排列周期的比值。目前普遍采用将各光束的输出 准直系统直接拼接的方法实现合束，由于单一光束的准直输出系统存在镜片支撑装置，导 致直接拼接时光束占空比不能做到很高，而且对支撑装置的尺寸要求严格。在本技术 提出之前，还未见到关于一种可以实现任意多光束合束并且占空比接近1的合束方法的报 道。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可以实现多光束高占空比的合束器。参与合束的光 束数目可以任意多，输出光束占空比可达到l，对实验环境和仪器设备没有特殊要求，系统 设计简单，性能可靠。 本技术的技术解决方案是该合束器包括基座1和45度高反镜2，其特征在 于基座1包括若干层台阶，每级台阶上设置凹槽。 所述的基座1由硬质材料加工而成，所用材料不限，根据合束时竖直方向上的光 束层数设置基座台阶的级数，例如19束光合束时按六边形合束最紧凑，竖直方向的光束有 6层，基座台阶的级数就是6 ;9束光合束时按正方形排列最紧凑，基座台阶的级数就是3 ; 根据竖直方向每两层光束间的距离设置台阶高度H(如图2所示)，根据单光束准直输出系 统的横向尺寸和该层光束数目设置每一级台阶的宽度DJ如图l所示)，具体为台阶宽度 JV + 1￡>， >2xX ，其中，N表示该层光束数目，X表示单光束准直输出系统的横向尺寸，不等式右边第一项的括号表示取整。如图1所示，每级台阶上铣有用于镶嵌45度高反镜的凹槽， 凹槽与台阶前端面成45度夹角，每一级台阶上的凹槽数对应该层竖直方向的光束数目，每# + 1-级台阶上的凹槽分为2层。当该层光束数目为奇数时，台阶最里层凹槽为一层，其余各层均为两层；两凹槽间的距离03由里向外以次为1、3、5……倍的光束横向尺寸。当该层 光束数目为偶数时，各层凹槽均为两层，两凹槽间的距离由里向外以次为0、2、4……倍的光 束横向尺寸。每两层凹槽间的距离D4大于单光束准直输出系统的横向尺寸X。基座l的宽 度Z), 〉V^M『，其中M为水平方向上的光束数目最大值，W为光束的横向尺寸。通过移动台3阶上凹槽的位置，便可实现光束的多种排列。要求每级台阶间具有较高的平行度，凹槽与台 阶平面具有较高的垂直度。所述的45度高反镜2镜面上半部分根据单光束的光斑形状做 成如图3所示的半圆形或矩形，镜片左边或右边的厚度方向磨成45度夹角，镜片高度B等 于镜片嵌入基座深度与单光束纵向尺寸之和，镜片长度A等于单光束的横向尺寸乘以^"， 镜面镀参与合束光束的45度高反膜。 利用台阶状的基座和45度高反镜将光束合成时的纵向拼接和横向拼接解耦，同 时压縮光束间的距离，实现多光束高占空比合束。其特点在于利用台阶状基座将光束的横 向拼接和纵向拼接解耦，通过合理设置台阶高度，实现光束在竖直方向上的高占空比合束； 利用多层45度高反镜压縮光束在水平方向上的间隔，实现水平方向上的高占空比合束。 本技术实现光束合束的实现过程如下 将45度高反镜片2装到基座1的凹槽上。如图4所示，参与合束的各光束从基座1的两侧入射至45度高反镜2，调节各入射光束，使之与高反镜2成45度夹角且与基座1台阶平行，经反射后输出，输出光斑图样如图5所示，实现了 19路光束高占空比合束。 上述思想已经为该技术申请人所在实验室进行实验验证，这种组束方法可以实现多路光束的高占空比合束。 采用本技术可以达到以下技术效果 1、本技术提供了一种多光束合束器，它利用台阶状基座和45度高反镜实现了光束合成时纵向拼接和横向拼接的解耦，同时压縮了光束间的距离。 2、本技术提供的合束器可实现任意多光束、任意排列、超高占空比的合束。 3、本技术提供的合束器原理简单，操作方便，性能可靠，对实验环境和仪器设备没有特殊要求。 4、本技术提供的合束器适用于多光束的相干合成、非相干合成及其他需要光 束合成的领域。附图说明图1为采用本技术提供方法设计的19路光束合束器主视图 图2为采用本技术提供方法设计的19路光束合束器基座侧视图 图3为采用本技术提供方法设计的合束器的45度高反镜的主视图 图4为矩形截面光束需要的45度高反镜正视图 图5为圆形截面光束需要的45度高反镜正视图 图6为采用本技术提供方法设计的19路光束合束器工作时的上主视图 图7为采用本技术提供方法设计的19路光束合束器在实现19路圆形截面光 束合束时的输出光斑图样具体实施方式以19路圆形截面光束合束为例，如图4所示，整个合束器系统包括基座1和多片 45度高反镜片2。将参与合束的各光束于基座1两侧入射至基座1上的45度高反镜片2 上，调节入射光束与45度高反镜2的夹角为45度且平行于基座1台阶，此时便可在合束器 的输出端获得任意排列、高占空比的合成输出。权利要求多光束高占空比合束器，包括基座(1)和45度高反镜(2)，其特征在于基座(1)包括若干层台阶，每级台阶上设有凹槽。2. 如权利要求1所述的多光束高占空比合束器，其特征在于45度高反镜片(2)镜面上 半部分为半圆形或矩形，镜片左边或右边的厚度方向为45度夹角，镜片高度B等于镜片嵌 入基座深度与单光束纵向尺寸之和，镜片长度A等于单光束的横向尺寸乘以V^，镜面镀参 与合束光束的45度高反膜。3. 如权利要求1所述的多光束高占空比合束器，其特征在于每一级台阶上的凹槽数对iV + l应该层竖直方向的光束数目，每一级台阶上的凹槽分为 层。专利摘要本技术涉及一种多光束合束器，尤其是一种高占空比合束器。该合束器包括基座1和45度高反镜2，基座1包括若干层台阶，每级台阶上设置凹槽。利用台阶状基座和45度高反镜实现了光束合成时纵向拼接和横向拼接的解耦，同时压缩了光束间的距离。可实现任意多光束、任意排列、超高占空比的合束。文档编号G02B27/14GK201514514SQ20092006540公开日2010年6月23日 申请日期2009年7月29日 优先权日2009年7月29日专利技术者刘泽金, 吴武明, 周朴, 姜宗福, 王小林, 王建华, 许晓军, 郭少锋, 陈金宝, 马浩统, 马阎星 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
多光束高占空比合束器，包括基座（１）和４５度高反镜（２），其特征在于基座（１）包括若干层台阶，每级台阶上设有凹槽。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽金，许晓军，陈金宝，马阎星，周朴，王小林，马浩统，王建华，郭少锋，吴武明，姜宗福，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]