[發明專利]一種單管半導體激光器合束方法

無效

• 申請號: 201210427447.8
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102916341A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 朱洪波;郝明明;秦莉;張志軍;王立軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01S5/14
• 分類號: H01S5/14;H01S5/40;G02B27/10
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明涉及半導體激光器技術領域，具體涉及一種單管半導體激光器合束方法。

背景技術

由于單管半導體激光器具有高光束質量，散熱特性好，壽命長等優點，因此采用單管合束技術制成的光纖耦合模塊在激光醫療、光纖激光器泵浦、激光監控、激光加工等方面都有著廣泛的應用。但是由于單管半導體激光器的功率輸出較低，為了能夠提高光纖耦合模塊的輸出功率以滿足單管半導體激光器技術應用，一些研究機構已經采取一些單管合束技術，如（100-W,?105-μm,?0.15NA?Fiber?Coupled?Laser?Diode?Module，Scott?R.?Karlsen,?R.?Kirk?Price,?Proc.?of?SPIE?Vol.?7198?71980T-1），這是國際上單管半導體激光器合束主要采用的技術。固定在階梯熱沉的每一級上的激光器在快軸方向疊加成組合光束，將兩個組合光束單元通過偏振合束技術進行偏振合束。由于偏振態的限制，只能將一個P偏振的組合光束單元與一個S偏振的組合光束單元進行合束，這樣就限制了合束單元的數量以及光纖耦合模塊的輸出功率。

發明內容

本發明要解決現有單管合束技術中偏振合束方法對合束單元數量的限制問題，提供一種沒有合束單元數量限制的單管半導體激光器合束方法。

為了解決上述技術問題，本發明的單管半導體激光器合束方法的技術方案具體如下：

一種單管半導體激光器合束方法，包括以下步驟：

步驟i：每個階梯熱沉和其上安裝的多個同一波長的單管半導體激光器形成一個單元，將多個所述單元安放在同一平面上，每個單元發出一路組合光束；

步驟ii：每個組合光束經過不同角度擺放的反射鏡進行反射，反射后各自以一定的角度入射到衍射光柵上，所有單元發出的組合光束的光斑在衍射光柵上重疊成一個光斑；

步驟iii：逆用衍射光柵的分光作用，所有激光束以相同的衍射角衍射至外腔鏡；

步驟iv：激光束被外腔鏡反饋后經衍射光柵從原光路返回到各自的單管半導體激光器腔內，使每只單管半導體激光器發出具有與注入反饋相同波長的激光；

步驟v：衍射光柵將經過注入反饋的光束合成為一束實現外腔合束，最后通過聚焦鏡耦合進入多模光纖。

在上述技術方案中，每個所述的單管半導體激光器前腔面鍍有透過率在99%以上的增透膜。

在上述技術方案中，在步驟i之前還包括步驟：每個階梯熱沉上的多個單管半導體激光器發出的光束經過快軸準直鏡和慢軸準直鏡進行準直，以在快軸方向疊加成平行等距的組合光束；所述快軸準直鏡為柱面微透鏡或球面微透鏡；所述慢軸準直鏡為柱面微透鏡或球面微透鏡。

在上述技術方案中，每個階梯熱沉上單管半導體激光器的數目為至少兩個。

在上述技術方案中，所述衍射光柵為透射型衍射光柵或者反射型衍射光柵。

在上述技術方案中，所述外腔鏡為具有一定反射率的平行平板，反射率值為從1%到50%。

在上述技術方案中，所述外腔鏡的擺放方向與衍射光束的方向嚴格垂直。

在上述技術方案中，所述聚焦鏡為球面透鏡、非球面透鏡或者兩個分離的柱面鏡。

在上述技術方案中，所述單管半導體激光器的波長從400nm～2000nm。

在上述技術方案中，所述多模光纖纖芯直徑范圍為50μm～1000μm，數值孔徑范圍為0.1到0.3，光功率輸出為1W～1000W。

本發明的單管半導體激光器合束方法具有以下的優點：

本發明的單管半導體激光器合束方法，將多個單管半導體激光器空間合束后的組合光束，利用衍射光柵實現外腔合束，并以單個階梯單元上激光器的組合光束的光束質量進行輸出，合束后還可以通過偏振合束進一步合束，解決了只采用空間合束和偏振合束中合束單元數量的限制，耦合進光纖后輸出功率相對于只采用空間合束和偏振合束技術制成的光纖耦合模塊有大幅度的提高。

本發明的單管半導體激光器合束方法中，半導體激光器合束結構中階梯熱沉上激光器的數量可根據需要的激光總功率和單個激光器的功率、機械尺寸、散熱條件確定，十分靈活。參與合束的單元的數量取決于激光器的增益譜寬和衍射光柵的衍射能力以及衍射光柵的損傷閾值。

附圖說明

圖1是本發明的單管半導體激光器合束方法的一種具體實施方式中單管半導體激光器合束結構的結構示意圖，其中衍射光柵為反射型衍射光柵；