基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置及方法，四個光纖激光器同時發出激光，其中第一光纖激光器發出的激光經第一截止濾光片反射，第二光纖激光器發出的激光經第一截止濾光片透射，透射光與反射光合為一束射入第二截止濾光片，經第二截止濾光片反射，第三激光纖激光器發出的激光經第二截止濾光片透射，所述透射光和發射光合為一束，射入第三截止濾光片，經第三截止濾光片反射，同時第四光纖激光器發出的激光經第三截止濾光片透射，所述透射光和反射光合為一束出射。本發明通過對4個6kW光纖激光器進行合束，獲得了超過20kW的激光輸出，由于截止濾光片工作角度為45°使得整體裝置結構簡單、緊湊、合束效率高、光束質量及穩定性好。
【專利說明】
基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置及方法
技術領域
[0001]本發明涉及強激光合束領域，具體涉及一種基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置及方法。
【背景技術】
[0002]中國專利CN201310579762.7提出了一種《基于體布拉格光柵的光譜合束萬瓦級光纖激光器》，通過使用體布拉格光柵對五束光纖激光進行有效合束，實現合束萬瓦級激光功率輸出。
[0003]中國專利CN201510181571.4也提出了《一種多波長合束系統和方法》，通過激光器陣列、透鏡組、和色散元件的相互配合，實現對多束不同波長的激光的合束，但它們所采用的合束元件均為光柵，與截止濾光片相比，光柵功率閾值較低，且對位置公差較敏感。同時，隨著入射激光功率的增大，激光光譜會逐漸展寬，這將導致合束后的光束質量變差。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置及方法，對位置公差不敏感，系統穩定，且功率閾值較高，可以達到24kW的功率輸出，同時由于濾光片光譜曲線陡直度較高，使得激光光譜展寬對合束后的光束質量影響不大。
[0005]實現本發明目的的技術解決方案為:一種基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置，包括第一光纖激光器、第二光纖激光器、第三激光纖激光器、第四光纖激光器、第一截止濾光片、第二截止濾光片和第三截止濾光片，第一光纖激光器和第三激光纖激光器發出的激光平行，第二光纖激光器和第四光纖激光器發出的激光平行，且第二光纖激光器和第四光纖激光器發出的激光分別與第一光纖激光器和第三激光纖激光器發出的激光垂直;第一截止濾光片位于第一光纖激光器和第二光纖激光器發出激光的交界處，第二截止濾光片位于第二光纖激光器和第三激光纖激光器發出激光的交界處，第三截止濾光片位于第三激光纖激光器和第四光纖激光器發出激光的交界處。
[0006]第一光纖激光器、第二光纖激光器、第三激光纖激光器、第四光纖激光器同時發出激光，其中第一光纖激光器發出的激光經第一截止濾光片反射，第二光纖激光器發出的激光經第一截止濾光片透射，透射光與反射光合為一束射入第二截止濾光片，經第二截止濾光片反射，第三激光纖激光器發出的激光經第二截止濾光片透射，所述透射光和發射光合為一束，射入第三截止濾光片，經第三截止濾光片反射，同時第四光纖激光器發出的激光經第三截止濾光片透射，所述透射光和反射光合為一束出射，即將四束激光合束。
[0007]一種采用基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置的光譜合成方法，方法如下:
第一光纖激光器、第二光纖激光器、第三激光纖激光器、第四光纖激光器同時發出激光，其中第一光纖激光器發出的激光經第一截止濾光片反射，第二光纖激光器發出的激光經第一截止濾光片透射，透射光與反射光合為一束射入第二截止濾光片，經第二截止濾光片反射，第三激光纖激光器發出的激光經第二截止濾光片透射，所述透射光和發射光合為一束，射入第三截止濾光片，經第三截止濾光片反射，同時第四光纖激光器發出的激光經第三截止濾光片透射，所述透射光和反射光合為一束出射，即將四束激光合束。
[0008]本發明與現有技術相比，其顯著優點在于:通過對4個6kW光纖激光器進行合束，獲得了超過20kW的激光輸出，由于截止濾光片工作角度為45°使得整體裝置結構簡單、緊湊、合束效率高、光束質量及穩定性好。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置的結構示意圖
【具體實施方式】
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
[0010]結合圖1，一種基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置，包括第一光纖激光器1、第二光纖激光器2、第三激光纖激光器3、第四光纖激光器4、第一截止濾光片5、第二截止濾光片6和第三截止濾光片7，第一光纖激光器I和第三激光纖激光器3發出的激光平行，第二光纖激光器2和第四光纖激光器4發出的激光平行，且第二光纖激光器2和第四光纖激光器4發出的激光分別與第一光纖激光器I和第三激光纖激光器3發出的激光垂直;第一截止濾光片5位于第一光纖激光器I和第二光纖激光器2發出激光的交界處，第二截止濾光片6位于第二光纖激光器2和第三激光纖激光器3發出激光的交界處，第三截止濾光片7位于第三激光纖激光器3和第四光纖激光器4發出激光的交界處。
[0011 ] 第一光纖激光器1、第二光纖激光器2、第三激光纖激光器3、第四光纖激光器4同時發出激光，其中第一光纖激光器I發出的激光經第一截止濾光片5反射，第二光纖激光器2發出的激光經第一截止濾光片5透射，透射光與反射光合為一束射入第二截止濾光片6，經第二截止濾光片6反射，第三激光纖激光器3發出的激光經第二截止濾光片6透射，所述透射光和發射光合為一束，射入第三截止濾光片7，經第三截止濾光片7反射，同時第四光纖激光器4發出的激光經第三截止濾光片7透射，所述透射光和反射光合為一束出射，即將四束激光
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[0012]所述第一截止濾光片5與第一光纖激光器I發出的激光所呈的夾角為45°;第二截止濾光片6與第三激光纖激光器3發出的激光所呈的夾角為45°;第三截止濾光片7與第三激光纖激光器3發出的激光所呈的夾角為45°。
[0013]所述第一光纖激光器1、第二光纖激光器2、第三激光纖激光器3和第四光纖激光器4均為摻鐿光纖激光器，中心波長λ介于1.06-1.Ιμπι之間，20dB線寬小于23nm，激光束準直輸出，可連續輸出6kW平均功率。
[0014]四臺光纖激光器的中心波長A1MM，λ4等間隔，波長間距大于7nm。
[0015]所述第一截止濾光片5直徑為50mm，寬度為10mm，第一截止濾光片5對第一光纖激光器I發出的激光高反，反射率大于99.9%，對第二光纖激光器2發出的激光高透，透射率大于98%，透射率從0.1%到98%的帶寬小于9nm。
[0016]所述第二截止濾光片6直徑為50mm，寬度為10mm，第二截止濾光片6對第一光纖激光器I發出的激光和第二光纖激光器2發出的激光高反，反射率大于99.9%，對第三激光纖激光器3發出的激光高透，透射率大于98%，透射率從0.1%到98%的帶寬小于9nm。
[0017]所述第三截止濾光片7直徑為50mm，寬度為10mm，第三截止濾光片7對第一光纖激光器1、第二光纖激光器2和第三激光纖激光器3發出的激光高反，反射率大于99.9%，對第四光纖激光器4發出的激光高透，透射率大于98%，透射率從0.1%到98%的帶寬小于9nm。
[0018]所述第一截止濾光片5、第二截止濾光片6和第三截止濾光片7的功率閾值均大于24kff0
[0019]一種采用基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置的光譜合成方法，方法如下:
第一光纖激光器1、第二光纖激光器2、第三激光纖激光器3、第四光纖激光器4同時發出激光，其中第一光纖激光器I發出的激光經第一截止濾光片5反射，第二光纖激光器2發出的激光經第一截止濾光片5透射，透射光與反射光合為一束射入第二截止濾光片6，經第二截止濾光片6反射，第三激光纖激光器3發出的激光經第二截止濾光片6透射，所述透射光和發射光合為一束，射入第三截止濾光片7，經第三截止濾光片7反射，同時第四光纖激光器4發出的激光經第三截止濾光片7透射，所述透射光和反射光合為一束出射，即將四束激光合束。
[0020]所述第一截止濾光片5與第一光纖激光器I發出的激光所呈的夾角為45°;第二截止濾光片6與第三激光纖激光器3發出的激光所呈的夾角為45°;第三截止濾光片7與第三激光纖激光器3發出的激光所呈的夾角為45°。
[0021]綜上所述，本發明通過對4個6kW光纖激光器進行合束，獲得了超過20kW的激光輸出，由于截止濾光片工作角度為45°使得整體裝置結構簡單、緊湊、合束效率高、光束質量及穩定性好。
【主權項】
1.一種基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置，其特征在于:包括第一光纖激光器(I)、第二光纖激光器(2)、第三激光纖激光器(3)、第四光纖激光器(4)、第一截止濾光片(5)、第二截止濾光片(6)和第三截止濾光片(7)，第一光纖激光器(I)和第三激光纖激光器(3)發出的激光平行，第二光纖激光器(2)和第四光纖激光器(4)發出的激光平行，且第二光纖激光器(2)和第四光纖激光器(4)發出的激光分別與第一光纖激光器(I)和第三激光纖激光器(3)發出的激光垂直;第一截止濾光片(5)位于第一光纖激光器(I)和第二光纖激光器(2)發出激光的交界處，第二截止濾光片(6)位于第二光纖激光器(2)和第三激光纖激光器(3)發出激光的交界處，第三截止濾光片(7)位于第三激光纖激光器(3)和第四光纖激光器(4)發出激光的交界處； 第一光纖激光器(I)、第二光纖激光器(2)、第三激光纖激光器(3)、第四光纖激光器(4)同時發出激光，其中第一光纖激光器(I)發出的激光經第一截止濾光片(5)反射，第二光纖激光器(2)發出的激光經第一截止濾光片(5)透射，透射光與反射光合為一束射入第二截止濾光片(6)，經第二截止濾光片(6)反射，第三激光纖激光器(3)發出的激光經第二截止濾光片(6)透射，所述透射光和發射光合為一束，射入第三截止濾光片(7)，經第三截止濾光片(7)反射，同時第四光纖激光器(4)發出的激光經第三截止濾光片(7)透射，所述透射光和反射光合為一束出射，即將四束激光合束。2.根據權利要求1所述的基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置，其特征在于:所述第一截止濾光片(5)與第一光纖激光器(I)發出的激光所呈的夾角為45° ;第二截止濾光片(6)與第三激光纖激光器(3)發出的激光所呈的夾角為45°;第三截止濾光片(7)與第三激光纖激光器(3)發出的激光所呈的夾角為45°。3.根據權利要求1所述的基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置，其特征在于:所述第一光纖激光器(I)、第二光纖激光器(2)、第三激光纖激光器(3)和第四光纖激光器(4)均為摻鐿光纖激光器，中心波長λ介于1.06-1.1mi之間，20dB線寬小于23nm，激光束準直輸出，可連續輸出6kW平均功率。4.根據權利要求3所述的基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置，其特征在于:四臺光纖激光器的中心波長A1，λ2，λ3，λ4等間隔，波長間距大于7nm。5.根據權利要求1所述的基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置，其特征在于:所述第一截止濾光片(5)直徑為50_，寬度為10_，第一截止濾光片(5)對第一光纖激光器(I)發出的激光高反，反射率大于99.9%，對第二光纖激光器(2)發出的激光高透，透射率大于98%，透射率從0.1%到98%的帶寬小于9nm。6.根據權利要求1所述的基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置，其特征在于:所述第二截止濾光片(6)直徑為50_，寬度為10_，第二截止濾光片(6)對第一光纖激光器(I)發出的激光和第二光纖激光器(2)發出的激光高反，反射率大于99.9%，對第三激光纖激光器(3)發出的激光高透，透射率大于98%，透射率從0.1%到98%的帶寬小于9nm。7.根據權利要求1所述的基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置，其特征在于:所述第三截止濾光片(7)直徑為50mm，寬度為10mm，第三截止濾光片(7)對第一光纖激光器(I)、第二光纖激光器(2)和第三激光纖激光器(3)發出的激光高反，反射率大于99.9%，對第四光纖激光器(4)發出的激光高透，透射率大于98%，透射率從0.1%到98%的帶寬小于9nm。8.根據權利要求1所述的基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置，其特征在于:所述第一截止濾光片(5)、第二截止濾光片(6)和第三截止濾光片(7)的功率閾值均大于24kW。9.一種采用如權利要求1所述的基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置的光譜合成方法，其特征在于，方法如下: 第一光纖激光器(I)、第二光纖激光器(2)、第三激光纖激光器(3)、第四光纖激光器(4)同時發出激光，其中第一光纖激光器(I)發出的激光經第一截止濾光片(5)反射，第二光纖激光器(2)發出的激光經第一截止濾光片(5)透射，透射光與反射光合為一束射入第二截止濾光片(6)，經第二截止濾光片(6)反射，第三激光纖激光器(3)發出的激光經第二截止濾光片(6)透射，所述透射光和發射光合為一束，射入第三截止濾光片(7)，經第三截止濾光片(7)反射，同時第四光纖激光器(4)發出的激光經第三截止濾光片(7)透射，所述透射光和反射光合為一束出射，即將四束激光合束。10.根據權利要求9所述的基于二向色鏡45°入射的光譜合成裝置的光譜合成方法，其特征在于:所述第一截止濾光片(5)與第一光纖激光器(I)發出的激光所呈的夾角為45°;第二截止濾光片(6)與第三激光纖激光器(3)發出的激光所呈的夾角為45° ;第三截止濾光片(7)與第三激光纖激光器(3)發出的激光所呈的夾角為45°。
【文檔編號】H01S3/23GK105846308SQ201610374132
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】馬駿, 朱日宏, 陳帆, 潘少華
【申請人】南京理工大學