專利名稱：二維光纖激光陣列鎖相和孔徑裝填裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光雷達(dá)和衛(wèi)星激光通信，特別是一種二維光纖激光陣列鎖相和孔徑裝填裝置，在激光雷達(dá)和衛(wèi)星激光通信發(fā)射系統(tǒng)中用于產(chǎn)生高功率和近衍射極限的高光學(xué)質(zhì)量的連續(xù)激光輸出。

背景技術(shù)：
光纖激光器是國際上新近發(fā)展的一種新型固體激光器件，它具有散熱面積大、光束質(zhì)量好、體積小巧等優(yōu)點(diǎn)，在高精度激光加工、光通信、激光雷達(dá)、空間技術(shù)、高能武器和激光醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中得到應(yīng)用。隨著激光應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，在激光雷達(dá)等領(lǐng)域需要高功率、高質(zhì)量和高亮度的激光束，而且朝著小型化、全固態(tài)化、大功率化方向發(fā)展。一般來說，從單個(gè)光纖激光器獲得的連續(xù)輸出功率是有限的，因此采取鎖相陣列結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)激光光束的鎖相。
光纖激光陣列鎖相的要求是光纖陣列激光器的諧振腔容易起振，有穩(wěn)定的模式輸出而且光束質(zhì)量好，在遠(yuǎn)場能產(chǎn)生單一主瓣強(qiáng)度輸出，最終目的是獲得高輸出功率的同時(shí)又保證良好的光束質(zhì)量。在各種光纖激光陣列鎖相方法中，Talbot(泰伯)外腔鎖相技術(shù)是一種非常有效的技術(shù)。眾所周知，強(qiáng)度分布具有一定周期性的相干光在傳輸一定距離后會出現(xiàn)自身的像，這個(gè)距離稱為Talbot距離。對于周期排列的激光器陣列，在Talbot距離處放置具有一定反射率的平面鏡，經(jīng)反射后耦合進(jìn)激光器的是自身的Talbot像，從而形成穩(wěn)定相干的光場輸出。在先技術(shù)1(參見M.Wrage，P.Glas，et al.，Phase locking in a multicore fiber laser by means of a Talbot resonator，Opt.Lett.，25(19)，436-1438，2000.)中，對多芯光纖激光器用Talbot外腔進(jìn)行了模式選擇，實(shí)現(xiàn)鎖相輸出。然而，該方法只是將陣列激光器鎖相，但相當(dāng)部分的能量分布在陣列遠(yuǎn)場的旁瓣中。
為了把旁瓣能量集中到中心主瓣內(nèi)，要進(jìn)行鎖相激光陣列的孔徑裝填，得到單一遠(yuǎn)場零級主瓣，在近場要產(chǎn)生恒定振幅同相波面。在激光陣列端面和輸出鏡之間放置一相位補(bǔ)償板，利用Talbot自成像和相位補(bǔ)償效應(yīng)對激光陣列進(jìn)行鎖相和孔徑裝填，獲得遠(yuǎn)場單一主瓣輸出。事實(shí)上，帶有相位補(bǔ)償板的自成像腔類似于Lau效應(yīng)裝置。在先技術(shù)2(參見Liren Liu，Lau cavity and phase locking of laser arrays，Opt.Lett.，14(23)，1312-1314，1989.)中，設(shè)計(jì)了帶相位補(bǔ)償板的Lau效應(yīng)共振腔，實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體激光陣列的鎖相和相干輸出，但對于光纖激光器陣列的鎖相和孔徑裝填沒有涉及，而且是一維激光陣列鎖相。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述在先技術(shù)的不足，提供一種二維面陣排列的光纖激光陣列鎖相和孔徑裝填裝置，以產(chǎn)生高功率和高光學(xué)質(zhì)量的連續(xù)激光光束輸出。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下 一種二維光纖激光陣列鎖相和孔徑裝填裝置，包括全反射鏡、單模光纖陣列、泵浦源、相位補(bǔ)償板和部分反射/輸出鏡，其特點(diǎn)是 所述的全反射鏡、單模光纖陣列、相位補(bǔ)償板和部分反射/輸出鏡同光軸依次設(shè)置； 所述的單模光纖陣列是由多根單模光纖排列而成，其橫截面具有對稱的二維格點(diǎn)面陣結(jié)構(gòu)，所述的單模光纖陣列的一端緊貼所述的全反射鏡，另一端為輸出端，每根單模光纖纖芯的直徑為d，兩正交方向的周期分別為T1x和T1y，定義光纖陣列兩正交方向的占空比分別為d/T1x和d/T1y； 所述的泵浦源由多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管組成； 所述的單模光纖陣列中的每根單模光纖與所述的泵浦源中的一個(gè)半導(dǎo)體激光二極管連接，形成激光泵浦關(guān)系； 所述的單模光纖陣列的輸出端面至所述的相位補(bǔ)償板的距離Z1滿足Talbot(泰伯)效應(yīng)自成像條件 其中α1x、β1x和α1y、β1y都為互質(zhì)的正整數(shù)，λ為激光波長，而且在兩個(gè)正交方向的占空比的倒數(shù)T1x/d＝β1x，T1y/d＝β1y為整數(shù)，則在Z1將產(chǎn)生一等振幅純相位分布光場； 所述的相位補(bǔ)償板的透過率函數(shù)t(x，y)為所述的z1處等振幅純相位分布光場的復(fù)數(shù)共軛函數(shù)； 所述的相位補(bǔ)償板與部分反射/輸出鏡的距離滿足Talbot自成像和Lau效應(yīng)條件 z2>>z1 式中α2x、β2x和α2y、β2y都為互質(zhì)的正整數(shù)。
一種二維光纖激光陣列鎖相和孔徑裝填裝置，包括單模光纖陣列、泵浦源、相位補(bǔ)償板和部分反射/輸出鏡，其特點(diǎn)在于 所述的單模光纖陣列、相位補(bǔ)償板和部分反射/輸出鏡同光軸依次設(shè)置； 所述的單模光纖陣列是由多根單模光纖排列而成，其橫截面具有對稱的二維格點(diǎn)面陣結(jié)構(gòu)，所述的單模光纖陣列的一端鍍?nèi)瓷淠?，另一端為輸出端，每根單模光纖纖芯的直徑為d，兩正交方向的周期分別為T1x和T1y，定義光纖陣列兩正交方向的占空比分別為d/T1x和d/T1y； 所述的泵浦源由多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管組成； 所述的單模光纖陣列中的每根單模光纖與所述的泵浦源中的一個(gè)半導(dǎo)體激光二極管連接，形成激光泵浦關(guān)系； 所述的單模光纖陣列的輸出端面至所述的相位補(bǔ)償板的距離Z1滿足Talbot(泰伯)效應(yīng)自成像條件 其中α1x、β1x和α1y、β1y都為互質(zhì)的正整數(shù)，λ為激光波長，而且在兩個(gè)正交方向的占空比的倒數(shù)T1x/d＝β1x，T1y/d＝β1y為整數(shù)，則在Z1將產(chǎn)生一等振幅純相位分布光場； 所述的相位補(bǔ)償板的透過率函數(shù)t(x，y)為所述的z1處等振幅純相位分布光場的復(fù)數(shù)共軛函數(shù)； 所述的相位補(bǔ)償板與部分反射/輸出鏡的距離滿足Talbot自成像和Lau效應(yīng)條件 z2>>z1 式中α2x、β2x和α2y、β2y都為互質(zhì)的正整數(shù)。
所述的單模光纖陣列的輸出端面鍍減反射膜。
所述的單模光纖陣列的橫截面為正三角形、正方形、長方形、圓形或六角形。
本發(fā)明的技術(shù)效果如下 由于本發(fā)明的全反射鏡和部分反射/輸出鏡以及放置其中的光纖陣列組成Lau效應(yīng)共振腔，非相干自發(fā)輻射的光纖陣列在共振腔中傳輸一周后，產(chǎn)生正確的自成像周期陣列，原輻射光場和在共振腔中振蕩返回的光場疊加，產(chǎn)生穩(wěn)定諧振模式的激光輸出。Lau效應(yīng)外腔技術(shù)和其他外腔組束技術(shù)相比，有明顯的優(yōu)點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)陣列發(fā)光單元場的再現(xiàn)，通過外腔對模式的選擇，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場單瓣強(qiáng)度輸出，而且外腔采用平面鏡耦合輸出，結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定。
所述的光纖陣列輸出端面至相位補(bǔ)償板的距離滿足分?jǐn)?shù)Talbot(泰伯)效應(yīng)自成像條件，在此距離處產(chǎn)生純相位分布的波前，所述的相位補(bǔ)償板的相位分布為該光場相位分布的復(fù)數(shù)共軛，這樣通過相位補(bǔ)償板輸出的光場為等幅連續(xù)平面波； 由單模光纖陣列輸出的激光光束陣列至相位補(bǔ)償板的距離滿足分?jǐn)?shù)Talbot效應(yīng)自成像條件，振幅分布的陣列光場將轉(zhuǎn)換成等幅的周期位相變化的光場分布。共軛的相位補(bǔ)償板的校正使其成為均勻位相的光場分布。經(jīng)部分反射的輸出鏡返回的光場自由傳輸至相位補(bǔ)償板，同樣由于分?jǐn)?shù)Talbot自成像效應(yīng)，周期位相變化場分布衍射至光纖陣列端面上將產(chǎn)生正確的陣列自成像，這樣就構(gòu)成Lau共振腔，具備了共振腔持續(xù)振蕩的必要條件，最后在輸出鏡輸出穩(wěn)定模式的激光，實(shí)現(xiàn)光纖激光陣列的鎖相和孔徑裝填。
本發(fā)明技術(shù)簡單，原理可靠，并且對于大量的光纖陣列以及其他類型的固體激光陣列的鎖相同樣適合。特別適用于激光雷達(dá)、衛(wèi)星激光通信和定向能武器等領(lǐng)域，對于發(fā)展緊湊型、輕量化和高光束質(zhì)量的高功率激光系統(tǒng)具有實(shí)際意義。



圖1為本發(fā)明光纖激光陣列鎖相和孔徑裝填裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的相干輻射狀態(tài)時(shí)光場等價(jià)傳輸正向傳輸模擬示意圖。
圖3為本發(fā)明的相干輻射狀態(tài)時(shí)光場等價(jià)傳輸反向傳輸模擬示意圖。
圖4為本發(fā)明的初始非相干輻射狀態(tài)時(shí)光場等價(jià)傳輸正向傳輸模擬示意圖。
圖5為本發(fā)明的初始非相干輻射狀態(tài)時(shí)光場等價(jià)傳輸反向傳輸模擬示意圖。
圖中1—全反射鏡，2—單模光纖陣列，3—泵浦源，4—相位補(bǔ)償板，5—部分反射/輸出鏡。z1為單模光纖陣列2至相位補(bǔ)償板4的距離，z2為相位補(bǔ)償板4至部分反射/輸出鏡5的距離。

具體實(shí)施例方式 以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
先請參閱圖1，圖1為本發(fā)明光纖激光陣列鎖相和孔徑裝填裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，本發(fā)明二維光纖激光陣列鎖相和孔徑裝填裝置包括全反射鏡1、單模光纖陣列2、泵浦源3、相位補(bǔ)償板4和部分反射/輸出鏡5，其特點(diǎn)是 所述的全反射鏡1、單模光纖陣列2、相位補(bǔ)償板4和部分反射/輸出鏡5同光軸依次設(shè)置； 所述的單模光纖陣列2是由多根單模光纖緊密排列而成，其橫截面具有對稱的二維格點(diǎn)面陣結(jié)構(gòu)，所述的單模光纖陣列2的一端緊貼所述的全反射鏡1，另一輸出端面鍍減反射膜，每根單模光纖纖芯的直徑為d，兩正交方向的周期分別為T1x和T1y，定義光纖陣列兩正交方向的占空比分別為d/T1x和d/T1y； 所述的泵浦源3由多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管組成； 所述的單模光纖陣列2中的每根單模光纖與所述的泵浦源3中的一個(gè)半導(dǎo)體激光二極管連接，形成激光泵浦關(guān)系； 所述的單模光纖陣列2的輸出端面至所述的相位補(bǔ)償板4的距離Z1滿足Talbot(泰伯)效應(yīng)自成像條件 其中α1x、β1x和α1y、β1y都為互質(zhì)的正整數(shù)，λ為激光波長，而且在兩個(gè)正交方向的占空比的倒數(shù)T1x/d＝β1x，T1y/d＝β1y為整數(shù)，則在Z1將產(chǎn)生一等振幅純相位分布光場； 所述的相位補(bǔ)償板4的透過率函數(shù)t(x，y)為所述的z1處等振幅純相位分布光場的復(fù)數(shù)共軛函數(shù)，從相位補(bǔ)償板4輸出的光場是占空比為1:1的等幅連續(xù)平面波； 所述的相位補(bǔ)償板4與部分反射/輸出鏡5的距離滿足Talbot自成像和Lau效應(yīng)條件 z2>>z1 式中α2x、β2x和α2y、β2y都為互質(zhì)的正整數(shù)。
所述的單模光纖陣列2中每根光纖纖芯的直徑為d，兩正交方向的周期分別為T1x和T1y，定義光纖陣列兩正交方向的占空比分別為d/T1x和d/T1y，于是所述的單模光纖陣列2可以看作具有特定占空比的振幅型周期結(jié)構(gòu)。
所述的單模光纖陣列2的輸出端面輸出的光場傳輸至相位補(bǔ)償板4再傳輸?shù)讲糠址瓷?輸出鏡5的方向定義為正向傳輸方向，從部分反射/輸出鏡5反射回來的光傳輸至相位補(bǔ)償板4再進(jìn)一步傳輸?shù)絾文９饫w陣列2的端面方向定義為反向傳輸方向。
所述的單模光纖陣列2至相位補(bǔ)償板4的距離 其中α1x、β1x和α1y、β1y都為互質(zhì)的正整數(shù)，滿足分?jǐn)?shù)Talbot(泰伯)效應(yīng)自成像條件，而且在兩個(gè)正交方向的占空比的倒數(shù)T1x/d＝β1x，T1y/d＝β1y為整數(shù)，此時(shí)，振幅分布的陣列光場轉(zhuǎn)換成純相位分布的光場； 所述的單模光纖陣列2、相位補(bǔ)償板4和輸出鏡5構(gòu)成Lau效應(yīng)共振腔，從單模光纖陣列2輸出的光場，在共振腔內(nèi)往返一周在單模光纖陣列2的端面上可以產(chǎn)生正確的陣列自成像，形成穩(wěn)定模式的光場輸出。
以正交周期排列的二維光纖陣列為例，說明所述的相位補(bǔ)償板4的具體設(shè)計(jì)原理 假設(shè)單模光纖陣列2輻射的光場為空間完全相干光，其復(fù)振幅為u0(x，y，0)，T1x和T1y分別為單模光纖陣列在x、y兩個(gè)正交方向的周期?？臻g完全相干輻射陣列光場等價(jià)傳輸模擬示意圖如圖2和圖3所示。
由菲涅耳衍射公式知道，單模光纖陣列2在z距離處的衍射場在傍軸近似下為 式中，k＝2π/λ，λ為激光波長，h(x，y，z)＝exp[iπ(x2+y2)/λz]，‘**’表示二維卷積。
將周期函數(shù)u0(ξ，η，0)進(jìn)行傅立葉級數(shù)展開后，距離z處的衍射光場可寫為 u1(x，y，z)＝up(x，y，0)**Δ(x，y，z) (2) 式中， 為函數(shù)u0(ξ，η，0)一個(gè)周期的函數(shù)表達(dá)式，可取為圓函數(shù)或者矩形函數(shù)。
在本發(fā)明的設(shè)計(jì)中，相位補(bǔ)償板4放置在分?jǐn)?shù)Talbot距離上 平面上，當(dāng)孔徑裝填條件滿足時(shí)，衍射場u1(x，y，z1)為等振幅的純相位分布，即|u1(x，y，z1)|＝K，K為常數(shù)。
相位補(bǔ)償板4的的透過率函數(shù)t(x，y)為所述的z1處等振幅純相位分布光場的復(fù)數(shù)共軛函數(shù)，衍射場u1(x，y，z1)的復(fù)共軛函數(shù)，即 (3) 其中，當(dāng)α1xβ1x和α1yβ1y為偶數(shù)時(shí)， m＝kβ1x+m’， n＝lβ1x+n’其中m’＝0，1，…，(β1x-1)，n’＝0，1，…，(β1y-1)和k，l＝0，±1，±2，…。當(dāng)α1xβ1x和α1yβ1y為奇數(shù)時(shí)， (2β1x-1)，n’＝0，1，…，(2β1y-1)和k，l＝0，±1，±2，…。
因此，在正向傳輸方向，周期為T1x，T1y的單模光纖陣列2輸出的光場入射到所述的相位補(bǔ)償板4上，它們的距離z1滿足Talbot自成像條件，把單模光纖陣列2輸出光場看作一振幅光柵，振幅分布的周期陣列將轉(zhuǎn)換成等幅的周期位相變化的場分布，共軛的相位補(bǔ)償板4的校正使其成為均勻位相的場分布即平面波，然后傳播到所述的部分反射/輸出鏡5，產(chǎn)生單一主瓣的遠(yuǎn)場強(qiáng)度輸出。
同理，在反向傳輸方向，如圖3所示，用反射率為r的部分反射/輸出鏡5反射的平面波垂直照射到相位補(bǔ)償板4上，由于Talbot自成像效應(yīng)，在距離位相板4距離z1的單模光纖陣列2的端面處，耦合回到單模光纖陣列2內(nèi)的光場并考慮到(5)式可表示為 因此，從部分反射/輸出鏡5反射回的光場傳輸至相位補(bǔ)償板4，同樣由于自成像效應(yīng)，周期位相變化場分布衍射至光纖陣列面上產(chǎn)生了正確的列陣自成像，其光場只差比例常數(shù)和一傳播因子。具有這種能使周期分布光場產(chǎn)生正確自成像效應(yīng)的共振腔可以使得單模光纖激光陣列輻射光場，在腔內(nèi)多次有效振蕩后，輸出面上的場分布基本不變，獲得穩(wěn)定模式輸出的空間完全相干場。
需要說明的是，非正交周期陣列的分?jǐn)?shù)Talbot距離處的場強(qiáng)和相位分布可以通過坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)或傾斜，用類似的計(jì)算方法得到相位補(bǔ)償板的相位分布。
當(dāng)單模光纖陣列2處于初始激發(fā)狀態(tài)時(shí)，所輻射的光場為非相干的，正向傳輸過程如圖4所示，可看成周期在x，y方向?yàn)門1x，T1y的多個(gè)點(diǎn)源球面波的疊加， 經(jīng)過周期為T2x，T2y的相位補(bǔ)償板4后，在傳輸距離z2處部分反射/輸出鏡5上的光場分布為 其中， 其中G(m/T1x，n/T1y)為周期函數(shù)u0(x，y)的傅立葉系數(shù)，H(m’/T2x，n’/T2y)為周期函數(shù)t(x，y)的傅立葉系數(shù)。由(8)式可見，當(dāng)滿足條件(其中α2x、β2x和α2y、β2y都為互質(zhì)的正整數(shù))，在距離z2處同樣產(chǎn)生周期性Lau條紋分布的光場。
同理在反向傳輸方向，如圖5所示，把z2距離處的光場u1(x，y，z)也看成多個(gè)點(diǎn)源球面波光源，該光場照射到相位補(bǔ)償板4上同樣由于滿足Talbot自成像條件，類似(8)式，在單模光纖陣列2的端面處產(chǎn)生和原單模光纖陣列2周期相同或者整數(shù)倍周期的正確自成像。這樣單模光纖陣列2的原輻射光場和振蕩返回的周期光場在Lau共振腔耦合，經(jīng)過多次振蕩傳輸后形成穩(wěn)定模式的激光場，實(shí)現(xiàn)單模光纖陣列2的鎖相和孔徑裝填。
下面通過一個(gè)具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明 用10×10個(gè)半導(dǎo)體二極管激光器作泵浦源3，泵浦波長975nm；所述的單模2采用10×10個(gè)摻Y(jié)b/Er的雙包層光纖，長度都為10m，輸出波長1.5μm，在兩個(gè)垂直方向以周期間距T1x和T1y排成10×10的正方形面陣，且T1x＝T1y＝200μm，纖芯直徑為dx＝dy＝20μm，因此單模光纖陣列2在x，y方向的占空比dx/T1x＝dy/T1y＝0.1；這些光纖陣列的兩個(gè)端面都磨平使得它們均處于同一個(gè)平面，單模光纖陣列2的輸出端面針對工作波長1.5μm鍍增透膜，讓盡量多的返回光耦合到光纖陣列中。
全反射鏡1、部分反射/輸出鏡5和相位補(bǔ)償板4相對單模光纖陣列2來說假設(shè)為無限大，Talbot自成像距離令β1x＝10，β1y＝10，在z1＝2.67mm的距離上產(chǎn)生純相位分布得周期變化波前，相位補(bǔ)償板4應(yīng)設(shè)計(jì)為這些相位的復(fù)共軛，如表1所示，其中所有的相位取值范圍在0～2π之間，省略掉了2π整數(shù)倍的相位。
需要說明的是，表1的相位個(gè)數(shù)雖然為10×10＝100個(gè)。因?yàn)樵趚、y方向的每一周期內(nèi)都存在對稱相位分布，最多有6×6＝36個(gè)相位值，大大簡化相位板的制作難度。
根據(jù)上述計(jì)算，相位補(bǔ)償板4放置在距離單模光纖陣列2端面2.67mm的距離處，該相位光柵的周期T2為T1/10＝20μm，周期T2和纖芯直徑d相等，因此占空比為d/T2x＝1:1和d/T2y＝1:1，因此在z1距離處產(chǎn)生了等振幅等相位分布的波前。
所述的相位補(bǔ)償板4與部分反射/輸出鏡5的距離z2滿足Lau效應(yīng)條件，取z2＝19.97mm，此時(shí)透過相位補(bǔ)償板4的光場再傳輸z1距離后，將產(chǎn)生與原單模光纖陣列周期相同或者整數(shù)倍周期的的正確自成像。這樣光纖陣列的原輻射光場和振蕩返回的光場疊加，形成相干振蕩的Lau共振腔，經(jīng)過多次振蕩傳輸后形成穩(wěn)定模式的激光場，實(shí)現(xiàn)單模光纖陣列2的鎖相和孔徑裝填，即產(chǎn)生單一主瓣的遠(yuǎn)場強(qiáng)度輸出。
表1 z1距離處相位補(bǔ)償板的一個(gè)周期內(nèi)的相位

權(quán)利要求
1、一種二維光纖激光陣列鎖相和孔徑裝填裝置，包括全反射鏡(1)、單模光纖陣列(2)、泵浦源(3)、相位補(bǔ)償板(4)和部分反射/輸出鏡(5)，其特征在于
所述的全反射鏡(1)、單模光纖陣列(2)、相位補(bǔ)償板(4)和部分反射/輸出鏡(5)沿光軸依次設(shè)置；
所述的單模光纖陣列(2)是由多根單模光纖排列而成，其橫截面具有對稱的二維格點(diǎn)面陣結(jié)構(gòu)，所述的單模光纖陣列(2)的一端緊貼所述的全反射鏡(1)，另一端為輸出端，每根單模光纖纖芯的直徑為d，兩正交方向的周期分別為T1x和T1y，定義光纖陣列兩正交方向的占空比分別為d/T1x和d/T1y；
所述的泵浦源(3)由多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管組成；
所述的單模光纖陣列(2)中的每根單模光纖與所述的泵浦源(3)中的一個(gè)半導(dǎo)體激光二極管連接，形成激光泵浦關(guān)系；
所述的單模光纖陣列(2)的輸出端面至所述的相位補(bǔ)償板(4)的距離Z1滿足Talbot效應(yīng)自成像條件
其中α1x、β1x和α1y、β1y都為互質(zhì)的正整數(shù)，λ為激光波長，而且在兩個(gè)正交方向的占空比的倒數(shù)T1x/d＝β1x，T1y/d＝β1y為整數(shù)，則在Z1將產(chǎn)生一等振幅純相位分布光場；
所述的相位補(bǔ)償板(4)的透過率函數(shù)t(x，y)為所述的z1處等振幅純相位分布光場的復(fù)數(shù)共軛函數(shù)；
所述的相位補(bǔ)償板(4)與部分反射/輸出鏡(5)的距離滿足Talbot自成像和Lau效應(yīng)條件
z2>>z1
式中α2x、β2x和α2y、β2y都為互質(zhì)的正整數(shù)，z2為相位補(bǔ)償板(4)至部分反射/輸出鏡(5)的距離。
2、一種二維光纖激光陣列鎖相和孔徑裝填裝置，包括單模光纖陣列(2)、泵浦源(3)、相位補(bǔ)償板(4)和部分反射/輸出鏡(5)，其特征在于
單模光纖陣列(2)、相位補(bǔ)償板(4)和部分反射/輸出鏡(5)沿光軸依次設(shè)置；
所述的單模光纖陣列(2)是由多根單模光纖排列而成，其橫截面具有對稱的二維格點(diǎn)面陣結(jié)構(gòu)，所述的單模光纖陣列(2)的一端鍍?nèi)瓷淠ぃ硪欢藶檩敵龆?，每根單模光纖纖芯的直徑為d，兩正交方向的周期分別為T1x和T1y，定義光纖陣列兩正交方向的占空比分別為d/T1x和d/T1y；
所述的泵浦源(3)由多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管組成；
所述的單模光纖陣列(2)中的每根單模光纖與所述的泵浦源(3)中的一個(gè)半導(dǎo)體激光二極管連接，形成激光泵浦關(guān)系；
所述的單模光纖陣列(2)的輸出端面至所述的相位補(bǔ)償板(4)的距離Z1滿足Talbot(泰伯)效應(yīng)自成像條件
其中α1x、β1x和α1y、β1y都為互質(zhì)的正整數(shù)，λ為激光波長，而且在兩個(gè)正交方向的占空比的倒數(shù)T1x/d＝β1x，T1y/d＝β1y為整數(shù)，則在Z1將產(chǎn)生一等振幅純相位分布光場；
所述的相位補(bǔ)償板(4)的透過率函數(shù)t(x，y)為所述的z1處等振幅純相位分布光場的復(fù)數(shù)共軛函數(shù)；
所述的相位補(bǔ)償板(4)與部分反射/輸出鏡(5)的距離滿足Talbot自成像和Lau效應(yīng)條件
z2>>z1
式中α2x、β2x和α2y、β2y都為互質(zhì)的正整數(shù)，z2為相位補(bǔ)償板(4)至部分反射/輸出鏡(5)的距離。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二維光纖激光陣列鎖相和孔徑裝填裝置，其特征在于所述的單模光纖陣列(2)的輸出端面鍍減反射膜。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維光纖激光陣列鎖相和孔徑裝填裝置，其特征在于所述的單模光纖陣列(2)的橫截面為正三角形、正方形、長方形、圓形或六角形。
5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維光纖激光陣列鎖相和孔徑裝填裝置，其特征在于所述的單模光纖陣列(2)的橫截面為正三角形、正方形、長方形、圓形或六角形。
全文摘要
一種二維光纖激光陣列鎖相和孔徑裝填裝置，由全反射鏡、二維單模光纖陣列、泵浦源、相位補(bǔ)償板和部分反射/輸出鏡組成，所述的全反射鏡和部分反射/輸出鏡以及放置其中的二維單模光纖陣列和相位補(bǔ)償板滿足Talbot自成像條件，組成Lau效應(yīng)共振腔，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定可靠，高功率連續(xù)輸出等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于激光雷達(dá)、衛(wèi)星激光通信和定向能武器等領(lǐng)域，對于發(fā)展緊湊型、輕量化和高光束質(zhì)量的高功率激光系統(tǒng)具有實(shí)際意義。
文檔編號H01S3/0941GK101383479SQ200810200759
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者閆愛民, 劉立人, 劉德安, 孫建鋒 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所