本發(fā)明涉及激光，尤其涉及一種激光合束裝置、合束方法、激光器及激光加工系統(tǒng)。

背景技術：

1、波長范圍為400nm～500nm的藍光半導體激光器，具有穩(wěn)定性高、電光效率高等優(yōu)點，被廣泛用于激光加工(如銅、金)、醫(yī)療、水下探測、照明、顯示、激光泵浦等場景。藍光激光器在電動車電極、電子元器件、航空航天領域中的銅基等高紅外激光反射材料的增材制造和焊接加工中廣泛應用。

2、在激光的諸多指標中，亮度的提升，可以大幅度提升激光工作的效率。利用多個激光器合束可以實現(xiàn)激光亮度的提升，藍光譜合束的應用方案里，目前大多數(shù)廠商用的是光柵，或者有著其他表面微結構的光學器件作為色散元件，這些色散元件成本很高，難以推廣應用。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供了一種激光合束裝置、合束方法、激光器及激光加工系統(tǒng)，該激光合束裝置應用一種特殊材質(zhì)的三角棱鏡作為色散元件，這種棱鏡用的玻璃材料已經(jīng)國產(chǎn)化，且無需做額外的表面微結構，故而成本很低，同時，用該元件可以實現(xiàn)譜合束輸出，使得激光亮度倍增。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種激光合束裝置，包括光源、光束調(diào)制組件、譜合束組件以及外腔組件；

3、所述光源包括至少兩個半導體激光芯片，至少兩個所述半導體激光芯片輸出不同波長的激光光束；

4、所述譜合束組件包括至少一個三角棱鏡，所述光源輸出的激光光束入射至所述光束調(diào)制組件，所述光束調(diào)制組件用于縮短至少兩束所述激光光束之間的距離后入射至所述三角棱鏡，所述三角棱鏡將至少兩束所述激光光束合束后輸出；

5、所述外腔組件設置于所述光源和所述光束調(diào)制組件之間的光路上或者設置于所述譜合束組件的輸出光路上，所述外腔組件用于穩(wěn)定所述激光光束的波長。

6、可選的，所述三角棱鏡基于色散效應將至少兩束所述激光光束合束后輸出。

7、可選的，還包括準直透鏡組，所述準直透鏡組設置于所述光源與所述光束調(diào)制組件之間，所述準直透鏡組用于將所述光源輸出的激光光束準直后入射至所述光束調(diào)制組件。

8、可選的，所述準直透鏡組包括快軸準直鏡和慢軸準直鏡，所述快軸準直鏡和所述慢軸準直鏡的數(shù)量與所述半導體激光芯片的數(shù)量相同，所述半導體激光芯片輸出的激光光束，依次經(jīng)過所述快軸準直鏡和慢軸準直鏡準直后入射至所述光束調(diào)制組件。

9、可選的，還包括偏振合束組件，所述激光合束裝置包括第一譜合束模塊和第二譜合束模塊，所述第一譜合束模塊輸出第一偏振狀態(tài)的譜合束激光，所述第二譜合束模塊輸出第二偏振狀態(tài)的譜合束激光，所述偏振合束組件將所述第一偏振狀態(tài)的譜合束激光和所述第二偏振狀態(tài)的譜合束激光合束后輸出；

10、其中，所述第一譜合束模塊和所述第二譜合束模塊均包括所述光源、所述光束調(diào)制組件、所述譜合束組件以及所述外腔組件。

11、可選的，還包括偏振合束組件，所述偏振合束組件至少包括第一偏振合束鏡和第二偏振合束鏡；

12、所述光源至少包括第一半導體激光芯片、第二半導體激光芯片、第三半導體激光芯片和第四半導體激光芯片，所述第一半導體激光芯片輸出的激光光束和所述第二半導體激光芯片輸出的激光光束經(jīng)過所述第一偏振合束鏡合束后輸出至所述光束調(diào)制組件，所述第三半導體激光芯片輸出的激光光束和所述第四半導體激光芯片輸出的激光光束經(jīng)過所述第二偏振合束鏡合束后輸出至所述光束調(diào)制組件；

13、其中，所述第一半導體激光芯片輸出第一偏振狀態(tài)、第一波長的激光光束，所述第二半導體激光芯片輸出第二偏振狀態(tài)、所述第一波長的激光光束，所述第三半導體激光芯片輸出所述第一偏振狀態(tài)、第二波長的激光光束，所述第四半導體激光芯片輸出所述第二偏振狀態(tài)、所述第二波長的激光光束。

14、可選的，所述光源包括多個輸出不同波長的藍光半導體激光芯片，所述外腔組件用于使輸出不同波長的所述藍光半導體激光芯片的輸出光束波長鎖定，相鄰兩個波長的所述藍光半導體激光芯片的波長差為納米量級。

15、可選的，所述譜合束組件包括至少兩個三角棱鏡形成的三角棱鏡組。

16、可選的，所述光束調(diào)制組件包括反射鏡或傅里葉透鏡。

17、可選的，所述外腔組件包括半透半反鏡，所述半透半反鏡設置于所述譜合束組件的輸出光路上，或者所述外腔組件包括體布拉格光柵，所述體布拉格光柵設置于所述光源和所述光束調(diào)制組件之間的光路上。

18、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種激光合束方法，適用于上述的激光合束裝置，所述激光合束方法包括：

19、s1、將光源、光束調(diào)制組件、譜合束組件以及外腔組件按順序排布，其中，至少兩個半導體激光芯片按預設間隔分布排列；

20、s2、調(diào)節(jié)所述光束調(diào)制組件，縮短至少兩束激光光束之間的距離后入射至三角棱鏡，所述三角棱鏡基于色散效應將至少兩束所述激光光束合束后輸出；

21、s3、調(diào)節(jié)所述外腔組件，穩(wěn)定所述激光光束的波長。

22、可選的，所述激光合束裝置還包括偏振合束組件、第一譜合束模塊和第二譜合束模塊，所述激光合束方法還包括：

23、s4、重復執(zhí)行s1～s3，形成所述第一譜合束模塊和所述第二譜合束模塊，其中所述第一譜合束模塊輸出第一偏振狀態(tài)的譜合束激光，所述第二譜合束模塊輸出第二偏振狀態(tài)的譜合束激光；

24、s5、將所述偏振合束組件設置于第一譜合束模塊和所述第二譜合束模塊的輸出光路上，所述偏振合束組件將所述第一偏振狀態(tài)的譜合束激光和所述第二偏振狀態(tài)的譜合束激光合束后輸出。

25、可選的，所述激光合束裝置還包括偏振合束組件、所述偏振合束組件至少包括第一偏振合束鏡和第二偏振合束鏡，所述光源至少包括第一半導體激光芯片、第二半導體激光芯片、第三半導體激光芯片和第四半導體激光芯片；在s1之前，還包括：

26、s0、將所述第一偏振合束鏡設置在所述第一半導體激光芯片和所述第二半導體激光芯片的輸出光路上，將所述第二偏振合束鏡設置在所述第三半導體激光芯片和所述第四半導體激光芯片的輸出光路上；

27、其中，所述第一半導體激光芯片輸出的激光光束和所述第二半導體激光芯片輸出的激光光束經(jīng)過所述第一偏振合束鏡合束后輸出至所述光束調(diào)制組件，所述第三半導體激光芯片輸出的激光光束和所述第四半導體激光芯片輸出的激光光束經(jīng)過所述第二偏振合束鏡合束后輸出至所述光束調(diào)制組件，所述第一半導體激光芯片輸出第一偏振狀態(tài)、第一波長的激光光束，所述第二半導體激光芯片輸出第二偏振狀態(tài)、所述第一波長的激光光束，所述第三半導體激光芯片輸出所述第一偏振狀態(tài)、第二波長的激光光束，所述第四半導體激光芯片輸出所述第二偏振狀態(tài)、所述第二波長的激光光束。

28、根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種激光器，包括上述的激光合束裝置。

29、根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種激光加工系統(tǒng)，包括上述的激光器。

30、本發(fā)明實施例提供的激光合束裝置，包括光源、光束調(diào)制組件、譜合束組件以及外腔組件；其中光源包括至少兩個輸出不同波長激光光束的半導體激光芯片，譜合束組件包括至少一個三角棱鏡，外腔組件設置于光源和光束調(diào)制組件之間的光路上或者設置于譜合束組件的輸出光路上。光源輸出的激光光束入射至光束調(diào)制組件，通過光束調(diào)制組件縮短至少兩束激光光束之間的距離后入射至三角棱鏡，三角棱鏡基于色散效應將至少兩束激光光束合束后輸出，其中，三角棱鏡合束的光路為三棱鏡色散光路的逆光路；通過外腔組件穩(wěn)定激光光束的波長，實現(xiàn)窄光譜合束，與現(xiàn)有技術利用光柵或者其他表面微結構的光學器件作為色散元件相比，可以顯著降低成本，有利于推廣應用。

31、應當理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標識本發(fā)明的實施例的關鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。