回 1楼(天易) 的帖子
谢谢斑竹，我也YY过很久，最终都是不可行的
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【请勿转版】解决一些KC们合并激光的问题【辛苦原创经典问题】
很多人曾经梦想获得一束强激光。有人想用镜子，有人想用直角棱镜，高科技的，有人想用半反射镜。那么这些构想成立吗？
-------------------------------------------------------------鉴于本问题是一个严重的公共性问题，在别的板块不能够引起重视，请斑竹就留在本版，再次感谢------------------------------------
分析这个问题，我们来分成两种情况，第一种就是同种颜色的激光，第二种就是不同颜色的激光
1，相同颜色的激光
对于这个问题我们又要分成两种情况。一些同学应该知道激光是有偏振态的，即横纵两种。（普及：因为我们知道光波是横波，是由于半导体内原子振动产生，那么振动对于一个平行半导体来说，就两种，一种平行于半导体板，另一种垂直,所以光波也就拥有了两种偏振态，激光器一出厂，偏振态就固定了)
①同种波长不同偏振态
对于这种光，我要介绍一种神奇的元件：PBS（偏振分光棱镜）
![1.jpg]()
这种棱镜仔细观察，中间有一个隔层，这个膜至关重要，他可以让一种偏振态的光通过，而另一种偏振态的反射，很可惜的是，偏振态只有两种，所以这种元件只能合并两束激光
![未命名.jpg]()
所以很可惜，图片上这种想法失败了
②同种波长同种偏振态
对于这种光，我要先阐明一个很简答的观点吗，初中都学过------------光路是可逆的
为什么要说这个呢？我们先来看一些人想用镜子合并的想法------------想用调整镜子角度来使多个激光重合。为什么不行？看图嬀愀琀琀愀挀栀洀攀渀琀=147681]
第二种想法就是用棱镜，有人认为直角棱镜可以全反射，我们来看看错在哪里
![3.jpg]()
第三种想法，不多解释，看图
![捕获.jpg]()
注意，这里分析的是半导体激光器，对于气体激光器，由于其本身就有反射/半反射镜，分析较为困难，也无可靠文献参考
综上所述，三种想法都不能完成，其实细细追究原因，根本就是因为光路是可逆的，你想让激光合并，那就得让他一开始就同轴，但是你用的是多个激光器，所以一般的办法都无法做到，物理原理永远不能通过器材来改变
----------那么怎样才能近似的合并呢？我经过反复努力，找到了一种knife edge构架，这种构架能让多束激光尽可能的靠近
![KD.jpg]()
这是国外DIYer们用KE构架制作的大功率激光
![KK.jpg]()
![KM.jpg]()
仔细看图后各位可以发现3条额外的信息
1、图中透镜组是一个缩束镜，相当于扩束镜倒过来用，输出端的凸透镜焦距越大，就能越靠近焦点而使光线更细，这几乎就做到了合并光束，可是各位应该知道，光腰越细，其发散角就越大，所以缩束后的光线虽然能将能量集中起来，但是发散会很厉害
2、图中的超级RGB激光说明knife edge可用于不同波长的合并
3、红色光合并的那张图中，靠近右下角部分有一枚PBS，这枚PBS的作用也比较大，因为我们之前说过，PBS可用于两束偏振光合并，虽然是两束，但是对于knife edge来说，一束集合后的激光就很厉害了，再合并另一个偏振态的集合后的激光何乐而不为呢？
-----------------------------------------------------------
其实还有一种比较成熟的办法，就是光纤合并，由于缺乏资料原理，不敢贸然解
说，有兴趣的可以自己查找
-------------------------------------------------------------------------------
下面来说简单的一种情况
不同波长的激光如何合并
这个应该很多人就知道了，我们现在已经有非常成熟的技术可以让不同波长的激光进行合并，市售RGB激光就是这个合光片的杰作，看一下合光片
![合光片.jpg]()
这种元件不论偏振态，只看激光波长，它可以合并不同波长的激光，因为他可以让一种波长通过，另一种波长反射，在某些角度上来看确实违反了光路可逆原理
，但是实际上是没有的，因为不同的波长有不同的表现。
这是RGB激光的成品
![pp.jpg]()
--------------------------------------完，希望大家有所收获--------------------------
我还要再说一下， 有的朋友想到了冰洲石的双折射，其实那也是不行的，因为一束激光进入，被双折射成两束，当你沿着两束光线反着射入两束激光，你会发现，激光变成了4束，所以双折射也不能用于合光。![2.jpg]()
-------------------------------------------------------------鉴于本问题是一个严重的公共性问题，在别的板块不能够引起重视，请斑竹就留在本版，再次感谢------------------------------------
分析这个问题，我们来分成两种情况，第一种就是同种颜色的激光，第二种就是不同颜色的激光
1，相同颜色的激光
对于这个问题我们又要分成两种情况。一些同学应该知道激光是有偏振态的，即横纵两种。（普及：因为我们知道光波是横波，是由于半导体内原子振动产生，那么振动对于一个平行半导体来说，就两种，一种平行于半导体板，另一种垂直,所以光波也就拥有了两种偏振态，激光器一出厂，偏振态就固定了)
①同种波长不同偏振态
对于这种光，我要介绍一种神奇的元件：PBS（偏振分光棱镜）
这种棱镜仔细观察，中间有一个隔层，这个膜至关重要，他可以让一种偏振态的光通过，而另一种偏振态的反射，很可惜的是，偏振态只有两种，所以这种元件只能合并两束激光
所以很可惜，图片上这种想法失败了
②同种波长同种偏振态
对于这种光，我要先阐明一个很简答的观点吗，初中都学过------------光路是可逆的
为什么要说这个呢？我们先来看一些人想用镜子合并的想法------------想用调整镜子角度来使多个激光重合。为什么不行？看图嬀愀琀琀愀挀栀洀攀渀琀=147681]
第二种想法就是用棱镜，有人认为直角棱镜可以全反射，我们来看看错在哪里
第三种想法，不多解释，看图
注意，这里分析的是半导体激光器，对于气体激光器，由于其本身就有反射/半反射镜，分析较为困难，也无可靠文献参考
综上所述，三种想法都不能完成，其实细细追究原因，根本就是因为光路是可逆的，你想让激光合并，那就得让他一开始就同轴，但是你用的是多个激光器，所以一般的办法都无法做到，物理原理永远不能通过器材来改变
----------那么怎样才能近似的合并呢？我经过反复努力，找到了一种knife edge构架，这种构架能让多束激光尽可能的靠近
这是国外DIYer们用KE构架制作的大功率激光
仔细看图后各位可以发现3条额外的信息
1、图中透镜组是一个缩束镜，相当于扩束镜倒过来用，输出端的凸透镜焦距越大，就能越靠近焦点而使光线更细，这几乎就做到了合并光束，可是各位应该知道，光腰越细，其发散角就越大，所以缩束后的光线虽然能将能量集中起来，但是发散会很厉害
2、图中的超级RGB激光说明knife edge可用于不同波长的合并
3、红色光合并的那张图中，靠近右下角部分有一枚PBS，这枚PBS的作用也比较大，因为我们之前说过，PBS可用于两束偏振光合并，虽然是两束，但是对于knife edge来说，一束集合后的激光就很厉害了，再合并另一个偏振态的集合后的激光何乐而不为呢？
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其实还有一种比较成熟的办法，就是光纤合并，由于缺乏资料原理，不敢贸然解
说，有兴趣的可以自己查找
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下面来说简单的一种情况
不同波长的激光如何合并
这个应该很多人就知道了，我们现在已经有非常成熟的技术可以让不同波长的激光进行合并，市售RGB激光就是这个合光片的杰作，看一下合光片
这种元件不论偏振态，只看激光波长，它可以合并不同波长的激光，因为他可以让一种波长通过，另一种波长反射，在某些角度上来看确实违反了光路可逆原理
，但是实际上是没有的，因为不同的波长有不同的表现。
这是RGB激光的成品
--------------------------------------完，希望大家有所收获--------------------------
我还要再说一下， 有的朋友想到了冰洲石的双折射，其实那也是不行的，因为一束激光进入，被双折射成两束，当你沿着两束光线反着射入两束激光，你会发现，激光变成了4束，所以双折射也不能用于合光。
回 8楼(laji3865689) 的帖子
还有就是，对于光束而言你可以通过各种手段获得彼此靠近的光线，但绝不可能获得同轴光线，对于您这个想法，您还可以想出更多更多的模型，像您说的有N种，但是最终做到的就是让光线彼此靠近，但是光线会很粗，你用缩束镜缩束，发散角又会变大，所以目前最好的就是光纤合束了，这十分复杂，我也不好解释
本人愚昧，不知所言，但还恭请各位看懂本段话。在自然界中分析任何一个物体，其运动机理永远只有一个标准，你可以通过改变外物来使它表现形式不同，但是结果是不会变化的。就像杠杆不可能省功，永动机不存在，各种公式可以互相推导一样，这是哲学的基本理念
本人愚昧，不知所言，但还恭请各位看懂本段话。在自然界中分析任何一个物体，其运动机理永远只有一个标准，你可以通过改变外物来使它表现形式不同，但是结果是不会变化的。就像杠杆不可能省功，永动机不存在，各种公式可以互相推导一样，这是哲学的基本理念
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回 17楼(laji3865689) 的帖子
焦点只能通过平行光来获得，那么任何光束都不可能是平行光，要记住，有knife edge合成的光束是一条光束的两倍粗，那么您进行缩束，每个光线的发散角变为原来的两倍
转
通常我们以光束的发散参数作为完美的高斯激光束的特征。发散是指光波在其空间传播过程中以一定角度展开。甚至完美的没有任何异常的光线也会由于衍射效应经历某些光束的发散。衍射是指光线在被不透明的物体，比如刀锋切断的时候产生的弯曲效应。展开（spreading）产生于在切断的边缘发出的次级波面阵。这些次级波和主波会发生干涉，同时相互也会产生干涉，在某些时候就会形成复杂的衍射图案。
衍射使得完美的校准光束成为可能，或者能够将光束聚焦到无限小的点。幸运的是衍射的效果是能够被计算的。因此存在着可以预知对于任何衍射极限的透镜光束被准直的程度和光斑大小的理论。
我们现在考虑一束这样由低功率TEM00气体激光器产生的光束，光腰为S0。这样我们就能够假定它能够达到衍射极限同时能够不用考虑任何热透镜效应。它将会显现出由于衍射引起的光腰的弯曲，或者说展开效应：
S(x)=S0[1+(λx/πS02)2]½
在这里x是指离开光源的距离，λ是指激光波长，如果λx/πS02»1，那么：
S(x)≈λx/πS02
利用这个近似值，我们可以写出光束由于衍射发散的角度：
θ= S(x)/x=λ/πS0
θ我们都知道指的是远场发散角。
改善发散角
光束的远场发散定义了一个给定光束直径最好的准直效果。它也说明了光束的零发散角或者说最好的准直是不可能达到的，因为要做到这些需要有无穷大的光束直径。但是这个等式也表明了改善发散的可能性。
考虑一个已经准直的光束，发散角为θ光腰为S0，我们可以看到如果光束直径能够增大，远场发散角将会减小。这就是扩大光束的优点所在。另外，小的发散能够使高斯光束聚焦得更好。为了实现这些改善，在这里我们将描述几种对准直光束扩束的方法。
伽利略扩束镜
最通用的扩束镜类型起源于伽利略望远镜，通常包括一个输入的凹透镜和一个输出的凸透镜。输入镜将一个虚焦距光束传送给输出镜。一般的低倍数的扩束镜都用该原理制造，因为它简单、体积小、价格也低。一般的尽可能的被设计为小的球面相差，低的波前变形和消色差。它的局限性在于不能容纳空间滤波或者进行大倍率的扩束。
开普勒扩束镜
事实上在需要空间滤波或者进行大倍率的扩束的时候，人们一般使用开普勒设计的望远镜。开普勒望远镜一般有一个凸透镜作为输入镜片，把实焦距聚焦的光束发送到输出元件上。另外，可以通过在第一个透镜的焦点上放置小孔来实现空间滤波。
转
通常我们以光束的发散参数作为完美的高斯激光束的特征。发散是指光波在其空间传播过程中以一定角度展开。甚至完美的没有任何异常的光线也会由于衍射效应经历某些光束的发散。衍射是指光线在被不透明的物体，比如刀锋切断的时候产生的弯曲效应。展开（spreading）产生于在切断的边缘发出的次级波面阵。这些次级波和主波会发生干涉，同时相互也会产生干涉，在某些时候就会形成复杂的衍射图案。
衍射使得完美的校准光束成为可能，或者能够将光束聚焦到无限小的点。幸运的是衍射的效果是能够被计算的。因此存在着可以预知对于任何衍射极限的透镜光束被准直的程度和光斑大小的理论。
我们现在考虑一束这样由低功率TEM00气体激光器产生的光束，光腰为S0。这样我们就能够假定它能够达到衍射极限同时能够不用考虑任何热透镜效应。它将会显现出由于衍射引起的光腰的弯曲，或者说展开效应：
S(x)=S0[1+(λx/πS02)2]½
在这里x是指离开光源的距离，λ是指激光波长，如果λx/πS02»1，那么：
S(x)≈λx/πS02
利用这个近似值，我们可以写出光束由于衍射发散的角度：
θ= S(x)/x=λ/πS0
θ我们都知道指的是远场发散角。
改善发散角
光束的远场发散定义了一个给定光束直径最好的准直效果。它也说明了光束的零发散角或者说最好的准直是不可能达到的，因为要做到这些需要有无穷大的光束直径。但是这个等式也表明了改善发散的可能性。
考虑一个已经准直的光束，发散角为θ光腰为S0，我们可以看到如果光束直径能够增大，远场发散角将会减小。这就是扩大光束的优点所在。另外，小的发散能够使高斯光束聚焦得更好。为了实现这些改善，在这里我们将描述几种对准直光束扩束的方法。
伽利略扩束镜
最通用的扩束镜类型起源于伽利略望远镜，通常包括一个输入的凹透镜和一个输出的凸透镜。输入镜将一个虚焦距光束传送给输出镜。一般的低倍数的扩束镜都用该原理制造，因为它简单、体积小、价格也低。一般的尽可能的被设计为小的球面相差，低的波前变形和消色差。它的局限性在于不能容纳空间滤波或者进行大倍率的扩束。
开普勒扩束镜
事实上在需要空间滤波或者进行大倍率的扩束的时候，人们一般使用开普勒设计的望远镜。开普勒望远镜一般有一个凸透镜作为输入镜片，把实焦距聚焦的光束发送到输出元件上。另外，可以通过在第一个透镜的焦点上放置小孔来实现空间滤波。
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回 24楼(冰红茶1) 的帖子
很多方面，比如远距离激光测距，CO2发散大，接近大气窗口，氩激光又成本高效率低，这种合光最经济环保
还有激光表演，等等
还有激光表演，等等
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回 26楼(冰红茶1) 的帖子
那就等着您着手制作大功率晶体吧，反正激光表演，激光信标，激光地标是不至于使用超精密超稳定超高效率超低能耗超小温漂的激光器吧
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