基于复用体全息光栅的光谱合成系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及光谱合成领域，具体涉及一种基于复用体全息光栅的光谱合成系 统。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型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。
[0006] 本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案实现：
[0007] 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；
[0008] 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；
[0009] 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。
[0010] 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Λ m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，衍射角均为Θ，此时，相 应的布拉格入射角色《 =1-0-2?%从而，各级体光栅在频谱上都相当于一路通道，将以 0^角度入射的中心波长为光束以衍射角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Ν+1束光束的谱合成。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014]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。
[0015] 进一步地，作为优选方案，所述测量尺为毫米尺。
[0016] 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。
[0017] 本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0018] (1)本实用新型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。
[0019] (2)本实用新型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。
[0020] (3)本实用新型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。
[0021] (4)本实用新型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】
[0022] 图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0023]图中附图标记对应的名称为：
[0024] 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】
[0025] 下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不 限于此。
[0026] 实施例：
[0027]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。
[0028]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。
[0029] 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。
[0030] 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。
[0031] 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。
[0032] 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、位移台产生相应的转动角度或位移，以实现光束的精确调节，并确 保射入到复用体全息光栅8上的光束刚好位于复用体全息光栅8的中心位置，以使衍射光束 以最高的衍射效率射出。
[0033] 另外方便推算入射角和衍射角，本实施例还增加测量尺11，优选为毫米尺，测量尺 11设置在复用体全息光栅8的光束射出方向上，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。
[0034] 为了避免复用体全息光栅之间出现相互干扰，本实施例采用复用切趾光栅作为光 束合成器的光栅。
[0035] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限 制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入 本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
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。4. 根据权利要求3所述的基于复用体全息光栅的光谱合成系统，其特征在于:还包括旋 转台控制器(9)和位移台控制器(10)，所述旋转台控制器(9)分别与第一旋转台（7)、第二旋 转台（3)实现电信号连接，所述位移台控制器(10)分别与第一位移台（6)、第二位移台（5)实 现电信号连接。5. 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:还包括测 量尺(11)，所述测量尺(11)设置在复用体全息光栅(8)的光束射出方向上。6. 根据权利要求5所述的基于复用体全息光栅的光谱合成系统，其特征在于:所述测量 尺(11)为毫米尺。7. 根据权利要求1~6任一项所述的基于复用体全息光栅的光谱合成系统，其特征在 于:所述复用体全息光栅(8)为复用切趾光栅。
【专利摘要】本实用新型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。
【IPC分类】H01S3/23, G02B27/10
【公开号】CN205195039
【申请号】CN201521072113
【发明人】段佳著, 赵祥杰, 张大勇, 骆永全, 沈志学, 王海峰
【申请人】中国工程物理研究院流体物理研究所
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月21日