激光束合成方式的研究及其应用.pdfVIP

维普资讯 学兔兔 激兴束合成方式昀研夯及其应用 口 夏丽丽 口 李莉敏 口 朱承德 口 邵小委 口 朱宁峰 上海大学 CIMS机器人中心 上海 200072 摘 要：探讨具有代表性的光束合成方法及其效率，对激光合成技术的发展方向提出了一些观点，并将光束波长叠 加技术应用于产学研基地研制的项目——x0930激光切割机，取得了较好的效果。 关键词：激光束合成 相干叠加 非相干叠加 合成效率 应用领域 中图分类号：TN248 文献标识码：A 文章编号：1000—4998(2oo8)ol一0019—03 研制具有功率大、光束质量好、高效、紧凑的高能 式中： 。为高斯光束的腰斑直径 ，与发散角 成反比 激光器系统，是各国科技工作者长期探索研究的目标。 1 一 关系，即 Oo= ，两者可看作为同一个参数 ； 。为初 由于激光器 自身内部物理因素以及结构因素的限制 … U (如存在热效应、增益饱和、介质损伤等现象)，单纯提 相。 光强度 ，则为复振幅的模方，即： 高单个激光器输出功率是十分困难且非常昂贵…。将 多台激光器的输出光束进行叠加，则可以获得高功率 1=l l (2) 根据波的叠加原理，多列波同时存在时，在它们的 激光输出 。从原理上来划分，激光光束的叠加包括两 交叠区域内每点的振动是各列波单独在该点产生振动 种方式，一种是相干叠加，另一种是非相干叠加。 的合成，其数学表达式： 1 激光相干叠加合成 (P)=U1(P)+ -(P)+ (P)+… (3) 而总光强度为： 激光的相干叠加是一种能在保持激光光束质量的 同时，成倍提高激光输出功率的有效手段 ，它的最大 l=l l =l (P)+ (P)+ (P)+…l (4) 产生干涉的必要条件为：频率相同，相位差恒定， 峰值功率理论上可以达到单个光束峰值功率的 倍 (其中 Ⅳ是叠加光束的个数)。此光束合成方式的核心 有平行分量。将复振幅的表达式(1)代入式(4)就可以 在于通过精密相位控制，使多台激光器的输出相位保 得到相干叠加后的光强度。 、 1．2 激光相干叠加的实现难点与研究前沿 持一致，这些光束就因相互干涉实现多光束激光的相 实现激光相干叠加的瓶颈在于对每个阵元的相位 干叠加【4 ，从而在特定空间高效集中多路激光的输出 进行控制，这是由于在高频的光波段，光波的波长仅仅 能量。通过多光束激光相干合成技术，能够实现许多应 用领域单光束激光难以实现的高亮度要求 ]，因此具 是微米量级 ，要得到高的光束质量，要求激光源阵列的 波前误差在波长的1／10范围内，而随着发射源的增