用于產(chǎn)生激光束的方法和激光振蕩器技術(shù)

用于產(chǎn)生激光束的方法和激光振蕩器，根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)，在所述激光振蕩器（1）內(nèi)，調(diào)節(jié)基于所述激光振蕩器（1）而產(chǎn)生的N個(gè)基本激光束（FLE.1，F(xiàn)LE.2，F(xiàn)LE.N）的每一個(gè)的相位，以使所述基本激光束同相，通過(guò)向其引導(dǎo)每一個(gè)基本激光束的至少一部分的至少一個(gè)光學(xué)濾波元件，一個(gè)單獨(dú)的基本激光束（FLE.1）的相位和N-1個(gè)其他基本激光束（FLE.2，F(xiàn)LE.N）的相位之間的差異被轉(zhuǎn)換為發(fā)光強(qiáng)度大小。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】【專利摘要】用于產(chǎn)生激光束的方法和激光振蕩器，根據(jù)本專利技術(shù)，在所述激光振蕩器（1）內(nèi)，調(diào)節(jié)基于所述激光振蕩器（1）而產(chǎn)生的N個(gè)基本激光束（FLE.1，F(xiàn)LE.2，F(xiàn)LE.N）的每一個(gè)的相位，以使所述基本激光束同相，通過(guò)向其引導(dǎo)每一個(gè)基本激光束的至少一部分的至少一個(gè)光學(xué)濾波元件，一個(gè)單獨(dú)的基本激光束（FLE.1）的相位和N-1個(gè)其他基本激光束（FLE.2，F(xiàn)LE.N）的相位之間的差異被轉(zhuǎn)換為發(fā)光強(qiáng)度大小。【專利說(shuō)明】用于產(chǎn)生激光束的方法和激光振蕩器本專利技術(shù)涉及用于產(chǎn)生激光束的方法和激光振蕩器。盡管沒有限定如此，但是該方法特別適用于激光束的自主產(chǎn)生(B卩，事先沒有注入初始光束)。如已知，為了產(chǎn)生高功率的激光束，已知的是首先產(chǎn)生多個(gè)基本激光束，然后聚集由此產(chǎn)生的光束從而它們相干地組合在單個(gè)焦點(diǎn)處且因此形成單個(gè)激光束，其具有比基本光束更高的較高功率。然而，為了使所得激光束的功率達(dá)到最佳，重要的是使所有基本激光束具有相同發(fā)射頻率和相同相位。例如在文獻(xiàn)US6，366，356中公開了實(shí)現(xiàn)此舉的已知方案。該方案涉及從激光振蕩器中初始地產(chǎn)生“主”激光束，然后在該振蕩器的輸出處將該主光束空間劃分地多路復(fù)用為多個(gè)基本激光束。由相同數(shù)量的光學(xué)放大器來(lái)平行地分別放大這些基本光束，然后調(diào)節(jié)其相位。因此被置于同相的這些基本光束最終被組合來(lái)形成具有比主激光束更高功率的單個(gè)激光束。在這個(gè)組合過(guò)程中，由于所有基本激光束來(lái)自相同主光束，它們自然具有相同發(fā)射頻率和相同功率。進(jìn)一步，作為調(diào)節(jié)每一個(gè)基本激光束的相位的結(jié)果，它們也是同相的。然而，這個(gè)方案的缺點(diǎn)在于，接連需要兩個(gè)光學(xué)模塊:首先是“主”激光振蕩器，然后是平行的一組放大器。最后，通過(guò)使用被置于光學(xué)振蕩器和放大器之間的基本光束的相位分析系統(tǒng)、反饋環(huán)以及一組相位調(diào)節(jié)器，該設(shè)備才完整。毋庸贅言，這種類型的設(shè)備被證實(shí)為特別復(fù)雜且昂貴地實(shí)現(xiàn)，同時(shí)占用大量空間。基于所有這些理由，僅期望的是具有這樣一種激光振蕩器，它可以自己自主地產(chǎn)生基本激光束用于其之后的聚合。在文獻(xiàn)US7，130，113中公開了實(shí)現(xiàn)此舉的已知方案。特定地，其涉及在單個(gè)激光振蕩器中設(shè)置多個(gè)基本激光腔，可各自產(chǎn)生具有相同發(fā)射頻率的多個(gè)基本激光束。為此目的，每一個(gè)基本激光腔包括放大介質(zhì)，當(dāng)通過(guò)引入能量來(lái)泵浦或激發(fā)該放大介質(zhì)時(shí)，在所有空間方向上產(chǎn)生本征噪聲。在與基本激光腔的軸對(duì)應(yīng)的方向上傳播的光穿過(guò)每一個(gè)激光腔的放大介質(zhì)的每一段連續(xù)時(shí)間中，該光被放大，從而使得每一個(gè)基本激光束會(huì)聚成定態(tài)且在激光振蕩器的輸出處達(dá)到其標(biāo)稱功率。然后，由此在不同基本激光腔內(nèi)產(chǎn)生的基本激光束以全光學(xué)方式被置于同相，使用控光裝置將所發(fā)射的基本激光束限制成接近光軸的部分。最終，因此被置于同相的基本激光束被組合從而形成單個(gè)高功率激光束。因此使得將基本激光束置于同相變得簡(jiǎn)單。然而，盡管這個(gè)已知方案對(duì)于組合有限數(shù)量(一般少于十個(gè))的基本光束是有效的，當(dāng)基本光束的數(shù)量較大時(shí)，該方案并不令人滿意。特定地，如已知，一組基本激光腔的諧振頻率(或模態(tài)一致)是激光振蕩器的自由度，且可能調(diào)整激光發(fā)射光譜以使組合有效性最大化。還重要的是具有其最大可能的數(shù)量，從而有效地組合基本激光束。然而，當(dāng)基本光束的數(shù)量增加時(shí)，這些諧振頻率被發(fā)現(xiàn)不足，且這實(shí)際減少了組合的有效性。因此，當(dāng)企圖被動(dòng)地將基本激光束置為同相時(shí)，且因此通過(guò)自我調(diào)節(jié)發(fā)射光譜，如文獻(xiàn)US7，130，113中的情況，模態(tài)一致變得不足且組合的有效性被減少。因此，本專利技術(shù)涉及產(chǎn)生激光束的方法以及激光振蕩器，其使得可能由從單個(gè)激光振蕩器中產(chǎn)生的大量基本激光束中自主產(chǎn)生高功率的激光束。為了這個(gè)目的，根據(jù)本專利技術(shù)，用于產(chǎn)生激光束的方法，其中:-從激光振蕩器中產(chǎn)生一組N個(gè)基本激光束，N是大于或等于2的整數(shù)；-在所述激光振蕩器中，該N個(gè)基本激光束的每一個(gè)的相位被調(diào)節(jié)以使所述基本激光束處于同相；且-所述N個(gè)基本激光束然后被聚集從而形成激光束，其特征在于，為了調(diào)節(jié)該N個(gè)基本激光束中每一個(gè)的相位，通過(guò)至少一個(gè)光學(xué)濾波元件(每一個(gè)基本激光束的至少部分被引導(dǎo)至該至少一個(gè)光學(xué)濾波元件)，將單個(gè)基本激光束的相位與其他N-1個(gè)基本激光束的相位之間的差異轉(zhuǎn)換為發(fā)光強(qiáng)度大小。因此，利用本專利技術(shù)，有可能通過(guò)增加激光振蕩器的自由度的數(shù)量有效地將N個(gè)基本激光束置于同相。特定地，在光束穿過(guò)所述振蕩器的每一次連續(xù)時(shí)間，在激光振蕩器自身中產(chǎn)生每一個(gè)基本激光束的相位調(diào)節(jié)。作為結(jié)果，在每一個(gè)基本激光束會(huì)聚成其中光束表現(xiàn)出其標(biāo)稱功率的定態(tài)時(shí)，所有基本激光束一起會(huì)聚成至其中它們不僅表現(xiàn)出其標(biāo)稱功率、還表現(xiàn)出相對(duì)于彼此被優(yōu)選地調(diào)節(jié)的相位的總體定態(tài)，從而使其之后的組合特別有效。因此，同時(shí)在文獻(xiàn)US7，130, 113中公開的現(xiàn)有技術(shù)鼓勵(lì)本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)全光學(xué)逆反應(yīng)，在激光振蕩器的輸出對(duì)于N個(gè)基本激光束的相位僅調(diào)節(jié)一次(具有N個(gè)臂的單個(gè)振蕩器)，對(duì)此限制了可被有效組合的光束的數(shù)量，相反，本專利技術(shù)提出在振蕩器自身內(nèi)部調(diào)節(jié)這些相同相位，當(dāng)這些光束被產(chǎn)生時(shí)促進(jìn)連續(xù)的、全光學(xué)調(diào)節(jié)。本專利技術(shù)還可能使得得益于現(xiàn)有技術(shù)的自生式激光振蕩器的優(yōu)勢(shì)，即顯著減少的復(fù)雜度和成本。光學(xué)濾波元件可被設(shè)置為根據(jù)所述光束的相位之間的差異來(lái)對(duì)于每一個(gè)基本激光束應(yīng)用不同的衰減。為了使基本激光束會(huì)聚成其中它們同相的定態(tài)，每一個(gè)基本激光束的相位在所述激光束穿過(guò)激光振蕩器的每一次連續(xù)時(shí)間被反復(fù)地調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，在調(diào)節(jié)所述一組N個(gè)基本激光束的單個(gè)基本激光束的相位的過(guò)程中，在所述單個(gè)基本激光束的相位和其他N-1個(gè)基本激光束之間的相位之間的差異已經(jīng)被轉(zhuǎn)換為發(fā)光強(qiáng)度大小之后:-因此獲得的該發(fā)光強(qiáng)度大小被轉(zhuǎn)換為相移，和-因此獲得的相移被應(yīng)用于所述單個(gè)基本激光束從而補(bǔ)償所述單個(gè)基本激光束的相位和所述其他N-1個(gè)基本激光束的相位之間的所述差異。以此方式，通過(guò)“相位差異-幅值差異”接著“幅值差異-將被應(yīng)用于基本激光束的相移”的迭代轉(zhuǎn)換過(guò)程，在激光振蕩器自身內(nèi)，以純粹光學(xué)的方式自我調(diào)節(jié)了 N個(gè)基本激光束的相位。具有非線性光學(xué)性質(zhì)的多個(gè)光學(xué)元件可被設(shè)置在激光振蕩器中，從而將從單個(gè)基本激光束的相位和其他N-1個(gè)基本激光束的相位之間的差異中獲得的發(fā)光強(qiáng)度大小的至少一部分轉(zhuǎn)換為相移。根據(jù)第一實(shí)施例，其中基本激光束的路徑包括在激光振蕩器中的環(huán)，至少N個(gè)光導(dǎo)裝置被設(shè)置在激光振蕩器端部之間、分別位于N個(gè)基本激光束的路徑上，從而所述N個(gè)基本激光束在沿環(huán)的單個(gè)方向中連續(xù)數(shù)次在該激光振蕩器中穿行。在這個(gè)情況下，光導(dǎo)裝置可以是非線性光纖、被設(shè)置為將從單個(gè)基本激光束的相位和其他N-1個(gè)基本激光束的相位之間的差異中獲得的發(fā)光強(qiáng)度大小的至少一部分轉(zhuǎn)換為相移。根據(jù)第二實(shí)施例，其中基本激光束的路徑由在激光振蕩器內(nèi)的往復(fù)移動(dòng)構(gòu)成，在激光振蕩器的兩端設(shè)置至少兩個(gè)反射體以使N個(gè)基本激光束通過(guò)在所述反射體上的多次反射的方式在激光振蕩器中以兩個(gè)相反方向連續(xù)穿行多次。為了平行地產(chǎn)生每一個(gè)基本激光束，平行地在激光振蕩器內(nèi)設(shè)置多個(gè)放大介質(zhì)，從而通過(guò)分別越過(guò)所述放大介質(zhì)產(chǎn)生N個(gè)基本激光束。在這個(gè)情況下，放大介質(zhì)可具有非線性增益，從而將從單個(gè)基本激光束的相位和其他N-1個(gè)基本激光束的相位之間的差異中獲得的發(fā)光強(qiáng)度大小的至少一部分轉(zhuǎn)換為相移。仍然參看上述情況，為了平行地且自主地產(chǎn)生每一個(gè)基本激光束，通過(guò)在本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：D·薩布迪，JE·蒙塔涅，A·巴泰勒米，A·德法爾熱貝泰勒摩，V·克爾梅納，J·吉約，B·塞羅爾特，B·埃斯米勒，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：工業(yè)激光西拉斯公司，
類型：
國(guó)別省市：