光譜束組合
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術(shù)語“光譜光束組合”（也稱為波長光束組合或簡稱波長組合，或非相干光束組合）表示通過光束組合進(jìn)行功率縮放的更一般領(lǐng)域的一類技術(shù)。目標(biāo)是將多個高功率激光束組合在一起，以便獲得單個光束，不僅具有相應(yīng)的更高功率，而且或多或少地保留了光束質(zhì)量，從而增加了亮度。在另一篇文章中討論的另一種技術(shù)是相干光束組合。
涉及光譜束組合的激光源可以被認(rèn)為是多線激光器。
光譜束組合原理
光譜光束組合的一般原理是將多個具有非重疊光譜的光束組合在一起，并將它們組合在某種波長敏感的光束組合器中。這種合路器的例子是棱鏡和衍射光柵，它們可以根據(jù)入射光束的波長偏轉(zhuǎn)入射光束，以便隨后它們都沿同一方向傳播。其他方法依賴于具有波長相關(guān)透射率的光學(xué)元件，例如二向色鏡或體積布拉格光柵。
為了組合大量相同類型的不同發(fā)射器的輸出，每個發(fā)射器（激光器）需要具有僅占增益帶寬一小部分的發(fā)射帶寬，因為較大的帶寬會導(dǎo)致光束質(zhì)量降低。此外，光束組合器必須具有足夠強的色散（例如角色散），并且所有發(fā)射器的波長必須足夠穩(wěn)定。
圖 1：使用衍射光柵設(shè)置波長光束組合。每個波長在光柵處都有自己的衍射角，發(fā)射器會自動調(diào)諧到與其位置相對應(yīng)的波長。為清楚起見，僅顯示外部發(fā)射器的光束。
一些方法建立在發(fā)射器的基礎(chǔ)上，這些發(fā)射器獨立調(diào)諧到某個波長，它們的輸出對齊以以相應(yīng)的角度到達(dá)光束組合器（例如衍射光柵）。然而，修改方案使每個發(fā)射器根據(jù)其空間位置自動調(diào)整其波長可能是有利的。例如，通過麻省理工學(xué)院林肯實驗室開發(fā)的設(shè)置，如圖1所示，這是實現(xiàn)的。
該原理首先以二極管陣列的形式應(yīng)用于激光二極管，但也適用于光纖激光器。二極管激光器具有直接電泵浦和非常高效的優(yōu)點，而基于光纖的系統(tǒng)可以具有更高的每個發(fā)射器功率，并且發(fā)射器可以具有更寬的增益帶寬，因此可以實現(xiàn)更高的功率。
當(dāng)然，功率可擴(kuò)展性可能會受到限制，例如，波長敏感光束組合器上的熱效應(yīng)。特別是對于透射光柵，這引入了嚴(yán)重的限制，而反射光柵可以在至少100 kW 的功率水平下工作，因為它們吸收的功率更少，并且可以從背面冷卻。
在某些情況下，光譜光束組合與波長非常不同的激光源一起使用，例如，RGB光源產(chǎn)生紅色、綠色和藍(lán)色輸出。
總論
與相干光束組合相比，光譜光束組合技術(shù)具有不需要組合光束相互時間相干的巨大優(yōu)勢。這消除了一些重要的技術(shù)挑戰(zhàn)，并使其更容易在高功率水平下獲得穩(wěn)定運行。另一方面，輸出的多波長特性是不可避免的，這對于某些應(yīng)用可能無關(guān)緊要，而將其他需要窄帶寬輸出的應(yīng)用排除在外。
在看點這里
