[發(fā)明專利]大功率半導(dǎo)體激光器陣列光束準(zhǔn)直系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710047627.2
• 申請(qǐng)日: 2007-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN101144877A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛金福;徐劍秋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G02B6/42
• 分類號(hào): G02B6/42;G02B27/30;H01S5/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光器，特別是一種大功率半導(dǎo)體激光器陣列光束準(zhǔn)直系統(tǒng)。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體激光器由于具有光電轉(zhuǎn)換效率高、體積小、壽命長(zhǎng)、功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，已成為固態(tài)激光器最有效的泵浦源。隨著大功率半導(dǎo)體激光器的發(fā)展，半導(dǎo)體激光器抽運(yùn)的固態(tài)激光器的研究工作取得了很大的進(jìn)展。

半導(dǎo)體激光器固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它存在一個(gè)嚴(yán)重的不足就是它的不對(duì)稱性，具有像散和較大發(fā)散角的輸出光束。光束的光斑形狀成橢圓狀，垂直于發(fā)光面的方向(快軸)具有較大的發(fā)散角，通常為40°左右，平行于發(fā)光面方向(慢軸)的發(fā)散角相對(duì)較小，大約在10°左右。

通過陣列的方式提高半導(dǎo)體激光器的功率是現(xiàn)在常用的方法，如何提高半導(dǎo)體激光器陣列的光束質(zhì)量，是關(guān)系其應(yīng)用的重要步驟。現(xiàn)在提高大功率半導(dǎo)體激光器陣列光束質(zhì)量方面，有兩條技術(shù)路線：利用微光學(xué)系統(tǒng)或者光纖陣列的方法。

微光學(xué)系統(tǒng)的方法是通過微光學(xué)系統(tǒng)(微透鏡、微棱鏡陣列等)對(duì)光束進(jìn)行整形、變換，將陣列器件中的各發(fā)光單元的輸出光束變換為平行光束。微透鏡系統(tǒng)方法的優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)對(duì)大功率半導(dǎo)體激光器陣列的快軸和慢軸方向同時(shí)準(zhǔn)直，并且準(zhǔn)直效果不錯(cuò)；缺點(diǎn)是微透鏡陣列加工難度大，相對(duì)來說價(jià)格比較昂貴。

光纖陣列準(zhǔn)直方法是通過光學(xué)系統(tǒng)將激光器陣列各發(fā)光單元與相同數(shù)目的光纖一一耦合，然后在光束出射端再進(jìn)行集束。目前的光纖陣列準(zhǔn)直方法都沒有解決準(zhǔn)直后光束的填充因子和光束質(zhì)量無法提高的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種大功率半導(dǎo)體激光器陣列光束準(zhǔn)直系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有準(zhǔn)直后光束的準(zhǔn)直度高、填充因子和光束質(zhì)量極大改善、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本較低的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種大功率半導(dǎo)體激光器陣列光束準(zhǔn)直系統(tǒng)，其特點(diǎn)是：多根柱面自聚焦光纖與半導(dǎo)體激光器陣列的多個(gè)發(fā)光區(qū)一一對(duì)應(yīng)并對(duì)準(zhǔn)排列，所述的柱面自聚焦光纖的直徑等于半導(dǎo)體激光器陣列兩相鄰發(fā)光區(qū)的間距，所述的柱面自聚焦光纖的兩個(gè)端面均為平凸型柱面，其中第一端面沿半導(dǎo)體激光器的快軸方向?yàn)榍妫匕雽?dǎo)體激光器的慢軸方向?yàn)槠矫妫诙嗣嫜匕雽?dǎo)體激光器的慢軸方向?yàn)榍妫匕雽?dǎo)體激光器的快軸方向?yàn)槠矫妫龅闹孀跃劢构饫w第一端面朝向所述的半導(dǎo)體激光器陣列的發(fā)光區(qū)。

所述的柱面自聚焦光纖的長(zhǎng)度L滿足公式：

DA=0.21cos(AL)+0.23sin2(AL)2.61sin(AL)+1.36cot(AL);]]>

式中：D是光纖半徑，A是自聚焦光纖折射率特征參數(shù)，L是光纖長(zhǎng)度，R端面柱面曲率半徑。

所述的柱面自聚焦光纖端面的柱面曲率半徑R滿足公式：