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光栅合束元件发挥着将多路单元光束高质量合束的关键性作用，承载着最终的总功率水平，因此合束效率和损伤阈值是衡量光栅合束元件的两个核心性能指标。
如前所述，目前广泛采用的光栅合束元件主要有体布拉格光栅和多层介质膜光栅两种。图3是典型的反射式体布拉格光栅的多路合束示意图。满足光栅G1布拉格条件的光束λ2和具有一定波长差的光束λ1经光栅G1合为一束，前者经光栅衍射而后者透射经过光栅。出射后的光束λ1 +λ2与光束λ3再经光栅G2合为一束，其中，波长λ3满足光栅G2的布拉格条件。由此，便实现了三路不同波长光束的合束。以此类推，通过增加光栅数量，采用此类结构还可以实现更多路光束的光谱合束。
在光栅方程式(3) 中，衍射级次m 一般取1，根据其计算结果，不同波长的三路激光以特定的不同角度入射至多层介质膜光栅G上，三路激光的衍射角度相同，即实现了三路不同波长光束的合束。在此基础上，还可以进一步增加合束的路数，只需保证各路光束的波长均处于光栅衍射顶峰的光谱带宽范围内。
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