[發明專利]利用單光柵外腔反饋實現多半導體激光合束的裝置及方法

有效

• 申請號: 201210361979.6
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102868089A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 王峙皓;甘露;張淑珍
• 申請（專利權）人: 長春德信光電技術有限公司
• 主分類號: H01S5/14
• 分類號: H01S5/14;H01S5/40
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所 22206
• 代理人: 張紹嚴

1.一種利用單光柵外腔反饋實現多半導體激光合束的裝置，其特征在于包括：半導體激光器模塊（1，1’），場鏡（2，2’），光柵（3），外腔反窺鏡（4，4’），半波片（5），反射鏡組（61，62），偏振分光棱鏡（7），其半導體激光器模塊（1，1’）與外腔反窺鏡（4，4’）分別組成兩個激光振蕩腔，其中：

半導體激光器模塊（1，1’）由半導體激光器（14）、快軸準直鏡（15）和慢軸準直鏡（16）組成；

單元光束入射到光柵（3）的振動方向與光柵（3）要求的偏振方向相匹配；

半導體激光器模塊（1，1’）、場鏡（2，2’）和光柵（3）的位置關系滿足：半導體激光器模塊（1，1’）和光柵（3）分別位于場鏡（2，2’）的前后焦平面處。

2.根據權利要求1所述的利用單光柵外腔反饋實現多半導體激光合束的裝置，其特征在于：半導體激光器（14）為多個激光單管組合，或為激光列陣，或由激光列陣組成的激光線陣或迭陣，或者是多個激光線陣或迭陣的組合。

3.根據權利要求1所述的利用單光柵外腔反饋實現多半導體激光合束的裝置，其特征在于：半導體激光器（14）輸出激光一端的腔面膜反射率<0.5%，另一端的腔面膜反射率>95%；該半導體激光器（14）輸出激光束的偏振度>95%。

4.根據權利要求1所述的利用單光柵外腔反饋實現多半導體激光合束的裝置，其特征在于：半導體激光器（14）的材料增益波長覆蓋半導體激光器所有能激射波長，包括從紫外到紅外，其排列方式沿著光譜合束方向單調變化；半導體激光器（14）為多個激光單元組合時，激光單元材料相互之間相同或不同。

5.根據權利要求1所述的利用單光柵外腔反饋實現多半導體激光合束的裝置，其特征在于：光柵（3）為透射或反射式，只存在1級衍射或只存在-1級衍射，衍射效率>90%，并具有高損傷閾值，達到10KW/cm²量級。

6.根據權利要求1所述帶動利用單光柵外腔反饋實現多半導體激光合束的裝置，其特征在于：外腔反窺鏡（4，4’）為部分反射鏡，反射率為5%~15%，并與光柵（3）產生的衍射光的傳輸方向垂直。

7.根據權利要求1所述的利用單光柵外腔反饋實現多半導體激光合束的裝置，其特征在于：半波片（5）和偏振分光棱鏡（7）為寬波帶元件，其使用光譜范圍大于外腔反饋鏡（4，4’）輸出偏振激光束（8，8’）的光譜寬度，并具有高損傷閾值，要求激光連續工作模式下，大于10KW/cm²。

8.一種利用單光柵外腔反饋實現多半導體激光合束的方法，其特征在于：

采用單個光柵，通過外腔反饋，實現多個半導體激光器合束成兩束光，再結合偏振合束實現超高亮度、高功率單激光束輸出的半導體激光合束，具體為：

a、兩個完全相同半導體激光器模塊（1，1’）對稱放置在光柵（3）法線OP兩側，設每個激光器模塊（1，1’）分別輸出3束線偏振單元光束（11，12，13和11’，12’，13’），經過場鏡（2，2’）作用后，單元光束以單調變化的角度入射到光柵（3）上，并在光柵（3）重合；

b、由光柵（3）的角色散和外腔反窺鏡（4，4’）的反饋作用，使得起振的單元激光束（11，12，13和11’，12’，13’）的波長λ₁，λ₂，λ₃各不相同，且沿光譜合束方向單調變化，于是從外腔反窺鏡（4，4’）輸出兩束光束質量和單元光束相同、光譜一致、功率提高3倍的線偏振激光束（8和8’），其中一束光（8）經過半波片（5）作用后振動方向翻轉90°，與經過反射鏡組（61，62）作用的偏振合束輸出光束（9’）通過偏振分光棱鏡（7）實現偏振合束；

c、該方法可擴展為在光譜合束方向采用更多半導體激光器模塊，這些半導體激光器模塊在光譜合束方向上以材料增益波長單調變化的方式排列，通過合束更多的單元光束，實現更高亮度的激光輸出。