光纤激光非相干组束技术光纤激光非相干组束具有结构简单、便于控制等特点，近年来研究进展迅速，组束功率已经达到kW量级。综述了光纤激光非相干组束技术的最新进展，介绍了各种组束方案的基本原理，包括外腔组束、PTR布拉格光栅组束和自适应光学元件组束等；从方案结构和实际应用2方面对各种非相干组束方案进行了分析比较，考虑到单模激光受大气条件影响较小，光束传输距离较远，所以自适应元件组束方案更适和用于定向能武器系统；深圳市星鸿艺激光科技有限公司专业生产HYPERLINK"http://www.xhylaser.com.cn/"激光打标机，HYPERLINK"http://www.xhylaser.com.cn/"激光焊接机,HYPERLINK"http://www.xhylaser.com.cn/"深圳激光打标机,HYPERLINK"http://www.xhylaser.com.cn/"东莞激光打标机最后指出要获得100kW量级的组束激光必须解决的几个关键问题：包括提高单根光纤激光器的输出功率、解决组束元件在高功率下的形变问题和设计优化多阵元组束方案。光纤激光器具有体积小、重量轻、效率高、光束质量好和便于热管理等优点，在工业、医疗、生物等领域具有广阔的应用前景，在军事上可作为定向能武器特别是机载激光武器系统的理想光源，近年来，随着大模面积双包层光纤的出现以及高功率二极管抽运技术的发展，单根光纤激光器的输出功率已经从最初的几百mW上升至6kW水平。然而，由于受到掺杂光纤的非线性效应、光学损伤及热损伤等物理机理的限制，单根光纤激光器的输出功率很难再大幅提高。HYPERLINK"http://www.xhylaser.com.cn/"激光打标机此外，随着输出功率的提高，光纤激光器的光束质量还会严重恶化。激光组束是目前国际上激光技术领域的研究热点，其目的是将多束激光组合成一束输出，是大幅提升激光输出功率和亮度的有效手段。利用组束技术对光纤激光器阵列的输出进行合成，HYPERLINK"http://www.xhylaser.com.cn/"激光打标机未来可获得几十至几百kW的输出功率，将其作为机载激光武器系统的光源，可大大增加武器系统的紧凑性和灵活性，增大武器系统的杀伤力和威慑力。激光组束技术可分为相干组束和非相干组束两大类。相干组束要求所有阵元输出光束的波长和偏振方向一致，并且需要对每路光束的相位进行严格的检测和控制，实现起来比较困难。非相干组束对各阵元输出光束的偏振方向和相位没有限制，只要求其波长处于组束元件的频谱范围内，实现功率的标量叠加。这种组束方法结构简单、系统稳定且易于控制，近年来逐渐成为光纤激光领域的研究热点。国内外研究人员在光纤激光非相干组束方面做了大量的研究工作，先后提出了多种组束方案，归纳起来主要分为外腔组束、PTR布拉格光栅组束和自适应光学元件组束3大类。虽然还有一种偏振组束方案，但由于只能实现两束偏振方向相互垂直光束的合成，功率提升能力有限，很少被人研究。本文综述了光纤激光非相干组束技术的最新进展，介绍了各种组束方案的基本原理；然后对各种组束方案的优缺点进行了分析比较，最后指出要获得100kW量级的组束激光必须解决的关键问题。1光纤激光非相干组束的研究进展1.1外腔组束1999年，美国MIT林肯实验室的Cook等首次提出了基于闪耀光栅的外腔组束方案。镀有反射膜的光纤阵列输出端和输出耦合镜构成外腔。光纤输出端和闪耀光栅分别位于变换透镜的前后焦平面上。变换透镜把每个光纤阵元的位置按角度定位到光栅上，每个阵元的工作波长由光栅确定。输出耦合镜是一个部分反射镜，可为各阵元提供反馈并控制各光束共向传播，实现光束的功率叠加。Cook利用该方案对2个掺Yb光纤激光器组束，获得223mW的输出功率。为获得更好的光束质量和更高的输出功率，2003年Augst等提出了基于MOPA(MasterOscillatorPow2erAmplifier，MOPA)结构的外腔组束方案。主振荡器输出功率的一部分耦合进功率放大器中，另一部分功率则通过V形槽光纤阵列输出到外腔中。每个激光器都运转在外腔确定的波长下，功率放大器的输出光由另一个相同的光栅进行组合。该方案将确定激光时间频率特性的部件与功率放大部件相分离，在低功率水平下解决了掺Yb光纤激光器的激光产生问题，而功率放大器仅仅放大功率HYPERLINK"http://www.xhylaser.com.cn/"激光打标机。Augst等实验组合了5个掺Yb光纤激光器，在总功率为814W，光栅平均衍射效率为72%的条件下，获得6W的组束输出，光束质量因子M2=1114。Aculight公司的Loftus等进一步将MOPA方案的主振荡器结构进行了改进。