本發(fā)明涉及半導體激光技術領域的一種光譜合束裝置及其光譜合束方法，尤其涉及一種半導體激光外腔反饋光譜合束裝置及其光譜合束方法。
背景技術：
由于半導體激光器具有高光束質量，散熱特性好，壽命長等優(yōu)點，因此在激光醫(yī)療、光纖激光器泵浦、激光監(jiān)控、激光加工等方面都有著廣泛的應用。但是近年來隨著半導體激光器技術應用的發(fā)展，對于如金屬焊接、激光切割等要求較高的領域，半導體激光器的應用尚有一定難度，改善半導體激光器的光束質量，提高輸出激光束的亮度，對于大功率半導體激光器的發(fā)展和應用具有重要意義。
通過外腔反饋實現(xiàn)光譜合束，可以有效提高半導體激光器的亮度，它在不增加半導體激光器非合束方向上光束的光束質量的同時將合束方向的光束質量減少至單個發(fā)光單元的光束質量。該方法在美國專利US7065107B2，US6192062B1，US6208679，US874222B2和公告號為CN102986097A、名稱為“選擇性重新定位與旋轉波長光束組合系統(tǒng)與方法”的國內(nèi)專利均有記載，但這些光譜合束方法對激光陣列合束時若要得到較高的效率時，色散元件光柵需要較高的衍射效率。而造價昂貴的光柵在衍射效率高于90％時，提升衍射效率將大大增加成本，且不易大規(guī)模生產(chǎn)，使得半導體激光高效率的光譜合束成本升高。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決背景技術中的技術問題，本發(fā)明提供了一種半導體激光外腔反饋光譜合束裝置及其光譜合束方法。
本發(fā)明的解決方案是：一種半導體激光外腔反饋光譜合束裝置，其用于對激光陣列發(fā)出的相互平行的多束激光實現(xiàn)光譜合束；所述裝置包括轉換透鏡、衍射光柵、準直鏡、全反鏡一、全反鏡二；激光陣列發(fā)出的相互平行的多束激光經(jīng)過轉換透鏡聚焦在衍射光柵上，衍射光柵將-1級衍射光和0級衍射光按一定比例分配整體光束功率；0級衍射光經(jīng)準直鏡準直后由全反鏡一全部反饋至衍射光柵上再次衍射，在其衍射方向上加入全反鏡二與全反鏡一形成振蕩選模結構，輸出的光一部分返回激光陣列形成鎖模結構，一部分光從輸出光路輸出。
作為上述方案的進一步改進，-1級衍射光和0級衍射光按75︰25的比例分配整體光束功率。
作為上述方案的進一步改進，轉換透鏡、衍射光柵、準直鏡、全反鏡一具有相同的光軸。
進一步地，衍射光柵與所述光軸呈45度夾角。
本發(fā)明還提供一種半導體激光外腔反饋光譜合束方法，其用于對激光陣列發(fā)出的相互平行的多束激光實現(xiàn)光譜合束；所述方法包括以下步驟：
所述多束激光經(jīng)過轉換透鏡聚焦在衍射光柵上；
衍射光柵將-1級衍射光和0級衍射光按一定比例分配整體光束功率；
0級衍射光經(jīng)準直鏡準直后由全反鏡一全部反饋至衍射光柵上再次衍射，在其衍射方向上加入全反鏡二與全反鏡一形成振蕩選模結構，輸出的光一部分返回激光陣列形成鎖模結構，一部分光從輸出光路輸出。
作為上述方案的進一步改進，-1級衍射光和0級衍射光按75︰25的比例分配整體光束功率。
作為上述方案的進一步改進，激光陣列發(fā)出的相互平行的多束激光具有不同的波長。
作為上述方案的進一步改進，轉換透鏡、衍射光柵、準直鏡、全反鏡一具有相同的光軸。
進一步地，衍射光柵與所述光軸呈45度夾角。
本發(fā)明的半導體激光外腔反饋光譜合束裝置及其光譜合束方法，可實現(xiàn)在采用較低衍射效率光柵的情況下能夠得到較高效率的光譜合束。
附圖說明
圖1是本發(fā)明提供的半導體激光外腔反饋光譜合束裝置的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
請參閱圖1，本實施方式的半導體激光外腔反饋光譜合束裝置用于對激光陣列1發(fā)出的相互平行的多束激光實現(xiàn)光譜合束。裝置包括轉換透鏡2、衍射光柵3、準直鏡4、全反鏡一5、全反鏡二6。
轉換透鏡2、衍射光柵3、準直鏡4、全反鏡一5設置在激光陣列1的相同一側，且依次逐漸遠離激光陣列1，同時具有相同的光軸，衍射光柵3與所述光軸呈45度夾角。全反鏡二6位于衍射光柵3的上方，全反鏡二6的輸出光路為整個裝置一部分光的輸出光路7。激光陣列1發(fā)出的相互平行的多束激光一般具有不同的波長，如圖1中的λ1、λ2、λ3。
本發(fā)明的裝置在應用時，其相應的光譜合束方法包括以下步驟：
激光陣列1發(fā)出的相互平行的多束激光經(jīng)過轉換透鏡2聚焦在衍射光柵3上；
衍射光柵3將-1級衍射光和0級衍射光按一定比例分配整體光束功率(例如75％：25％)；
0級衍射光經(jīng)準直鏡4準直后由全反鏡一5全部反饋至衍射光柵3上再次衍射，在其衍射方向上加入全反鏡二6與全反鏡一5形成振蕩選模結構，輸出的光一部分返回激光陣列1形成鎖模結構，一部分光從輸出光路7輸出。
因此，本發(fā)明的半導體激光外腔反饋光譜合束裝置及其光譜合束方法，可實現(xiàn)在采用較低衍射效率光柵的情況下能夠得到較高效率的光譜合束。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。