一種高功率半導(dǎo)體激光器合束系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高功率半導(dǎo)體激光器合束系統(tǒng)，可以得到均勻性好，單偏振特性的激光光源。該高功率半導(dǎo)體激光器合束系統(tǒng)，包括沿光路依次設(shè)置的半導(dǎo)體激光器疊陣、準(zhǔn)直透鏡組和合束裝置；所述合束裝置包括一個(gè)平行六面棱鏡和棱鏡組合，平行六面棱鏡有兩個(gè)相鄰的側(cè)面面向半導(dǎo)體激光器疊陣出光方向，高度方向上分別對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體激光器疊陣的上半部分、下半部分，使得半導(dǎo)體激光器疊陣上半部分發(fā)出的激光光束依次通過棱鏡組合和平行六面棱鏡后沿原光軸出射，半導(dǎo)體激光器疊陣下半部分發(fā)出的激光光束依次經(jīng)過平行六面棱鏡的下端面、上端面進(jìn)行兩次全反射后與半導(dǎo)體激光器疊陣上半部分出射的激光光束相互平行形成插空合束。
【專利說明】一種高功率半導(dǎo)體激光器合束系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種高功率半導(dǎo)體激光器合束系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】 [0002]半導(dǎo)體激光器具有體積小、重量輕、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、功耗低的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，但是當(dāng)前半導(dǎo)體激光器的推廣應(yīng)用受到其光束質(zhì)量的制約，所以提高半導(dǎo)體激光器的光束質(zhì)量、亮度和功率為當(dāng)下重要的研究方向。激光合束技術(shù)近年來發(fā)展迅速，它是一個(gè)改善光束質(zhì)量、增加輸出功率、提高功率密度的過程。激光合束技術(shù)在激光加工和高功率光纖耦合產(chǎn)品中已得到廣泛應(yīng)用。
[0003]目前常用的激光合束方法有偏振合束，波長(zhǎng)合束和空間合束。常見的偏振合束裝置由1/2玻片和偏振分光棱鏡(PBS)組成，一部分激光通過1/2玻片將偏振態(tài)由TE變?yōu)門M(或TM變?yōu)門E)，再與另一部分激光進(jìn)行合束。由于半導(dǎo)體激光器的激光光源偏振度約為90%,若米用偏振合束,光能損失較大,僅適用于快軸方向的合束,且輸出光為混合偏振光，不能再次與其他光源進(jìn)行偏振合束；當(dāng)使用半導(dǎo)體激光疊陣作為光源時(shí)，輸出光斑仍保留bar與bar之間的發(fā)光死區(qū)，均勻度較差。波長(zhǎng)合束是不同波長(zhǎng)的激光進(jìn)行合束，但是在要求激光具有單一波長(zhǎng)的場(chǎng)合無法應(yīng)用，使其在應(yīng)用領(lǐng)域具有局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高功率半導(dǎo)體激光器合束系統(tǒng)，可以得到均勻性好，單偏振特性的激光光源。方案如下:
[0005]該高功率半導(dǎo)體激光器合束系統(tǒng)，包括沿光路依次設(shè)置的半導(dǎo)體激光器疊陣、準(zhǔn)直透鏡組和合束裝置，所述的半導(dǎo)體激光器疊陣由若干個(gè)半導(dǎo)體激光單元堆疊組成，根據(jù)堆疊高度等分為上半部分和下半部分；所述合束裝置包括一個(gè)平行六面棱鏡和棱鏡組合，平行六面棱鏡有兩個(gè)相鄰的側(cè)面面向半導(dǎo)體激光器疊陣出光方向，高度方向上分別對(duì)應(yīng)于所述半導(dǎo)體激光器疊陣的上半部分、下半部分，其中平行六面棱鏡下半部分的側(cè)面與所述出光方向垂直；所述棱鏡組合包括若干個(gè)小棱鏡，小棱鏡數(shù)量為半導(dǎo)體激光器疊陣的激光單元數(shù)量的一半，小棱鏡的出光面均與平行六面棱鏡上半部分的側(cè)面緊密貼合，入光面均與所述出光方向垂直，若干個(gè)棱鏡在高度方向上的位置分別對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體激光器疊陣的上半部分的各個(gè)半導(dǎo)體激光單元，使得半導(dǎo)體激光器疊陣上半部分發(fā)出的激光光束依次通過棱鏡組合和平行六面棱鏡后沿原光軸出射，半導(dǎo)體激光器疊陣下半部分發(fā)出的激光光束依次經(jīng)過平行六面棱鏡的下端面、上端面進(jìn)行兩次全反射后與半導(dǎo)體激光器疊陣上半部分出射的激光光束相互平行形成插空合束。
[0006]基于上述基本方案，本發(fā)明還做如下優(yōu)化限定和改進(jìn):
[0007]平行六面棱鏡相鄰兩個(gè)側(cè)面的銳角夾角a Sarcsm —；


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[0008]若半導(dǎo)體激光器疊陣由偶數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光器單元組成，則平行六面棱鏡的厚度t和寬度L滿足:
【權(quán)利要求】
1.一種高功率半導(dǎo)體激光器合束系統(tǒng)，其特征在于:包括沿光路依次設(shè)置的半導(dǎo)體激光器疊陣、準(zhǔn)直透鏡組和合束裝置，所述的半導(dǎo)體激光器疊陣由若干個(gè)半導(dǎo)體激光單元堆疊組成，根據(jù)堆疊高度等分為上半部分和下半部分；所述合束裝置包括一個(gè)平行六面棱鏡和棱鏡組合，平行六面棱鏡有兩個(gè)相鄰的側(cè)面面向半導(dǎo)體激光器疊陣出光方向，高度方向上分別對(duì)應(yīng)于所述半導(dǎo)體激光器疊陣的上半部分、下半部分，其中平行六面棱鏡下半部分的側(cè)面與所述出光方向垂直；所述棱鏡組合包括若干個(gè)小棱鏡，小棱鏡數(shù)量為半導(dǎo)體激光器疊陣的激光單元數(shù)量的一半，小棱鏡的出光面均與平行六面棱鏡上半部分的側(cè)面緊密貼合，入光面均與所述出光方向垂直，若干個(gè)棱鏡在高度方向上的位置分別對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體激光器疊陣的上半部分的各個(gè)半導(dǎo)體激光單元，使得半導(dǎo)體激光器疊陣上半部分發(fā)出的激光光束依次通過棱鏡組合和平行六面棱鏡后沿原光軸出射，半導(dǎo)體激光器疊陣下半部分發(fā)出的激光光束依次經(jīng)過平行六面棱鏡的下端面、上端面進(jìn)行兩次全反射后與半導(dǎo)體激光器疊陣上半部分出射的激光光束相互平行形成插空合束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器合束系統(tǒng)，其特征在于:


平行六面棱鏡相鄰兩個(gè)側(cè)面的銳角夾角a ≥a rcsin (1/n) 半導(dǎo)體激光器疊陣由偶數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光器單元組成，則平行六面棱鏡的厚度t和寬度L滿足:

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器合束系統(tǒng)，其特征在于:所述棱鏡組合中的小棱鏡采用三棱鏡，各個(gè)小棱鏡等間距放置，滿足以下關(guān)系:

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器合束系統(tǒng)，其特征在于:所述半導(dǎo)體激光單元為焊接在熱沉上的半導(dǎo)體激光器芯片，所述的半導(dǎo)體激光器芯片為一個(gè)單管芯片、微型巴條或者巴條，或者為多個(gè)單管芯片、微型巴條或者巴條。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器合束系統(tǒng)，其特征在于:所述準(zhǔn)直透鏡組包括快軸準(zhǔn)直透鏡和慢軸準(zhǔn)直陣列，其中，快軸準(zhǔn)直透鏡為準(zhǔn)直D型非球面透鏡，慢軸準(zhǔn)直陣列為單陣列柱面透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器合束系統(tǒng)，其特征在于:所述平行六面棱鏡的材料為玻璃，入射 面和出射面均鍍?cè)鐾改ぁ?br> 【文檔編號(hào)】G02B27/10GK103944067SQ201410195845
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】蔡磊, 劉興勝, 楊凱, 王警衛(wèi) 申請(qǐng)人:西安炬光科技有限公司