[發(fā)明專利]利用非球面反射鏡聚焦大功率直接半導體激光的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310014832.4 | 申請日： | 2013-01-15 |
| 公開（公告）號： | CN103091847A | 公開（公告）日： | 2013-05-08 |
| 發(fā)明（設計）人： | 王旭葆;米慶改 | 申請（專利權）人： | 北京工業(yè)大學 |
| 主分類號： | G02B27/09 | 分類號： | G02B27/09;G02B19/00;G02B5/10;H01S5/06 |
| 代理公司： | 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203 | 代理人： | 魏聿珠 |
| 地址： | 100124 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 利用 球面 反射 聚焦 大功率 直接 半導體 激光 方法 | ||
1.利用非球面反射鏡聚焦大功率直接半導體激光的方法，根據大功率半導體激光堆棧（1）的發(fā)光特性，也就是光斑尺寸和快慢軸方向發(fā)散角大小來設計一個相應尺寸的橢球面反射鏡（2）來反射聚焦光束；其特征在于：具體方法如下：
選取一個大功率半導體激光堆棧（1），設其光斑尺寸為L1×L2，L1為快軸方向尺寸，L2為慢軸方向尺寸，光斑形狀為矩形光斑，快軸方向發(fā)散角為α，慢軸方向發(fā)散角為β；為了實現物距為u，焦距為f，并且入射光和出射光成90°夾角的聚焦效果，采用橢球面反射鏡（2）對其進行聚焦，并計算出相應的橢球鏡尺寸；
所述橢球面反射鏡（2）的反射面是一個橢球體表面的面形的一部分；將大功率激光堆棧（1）的快軸方向光束對應所述橢球面反射鏡（2）面形的橢圓（4）面方向放置，慢軸方向光束對應所述橢球面反射鏡（2）面形的圓（5）面方向放置，橢球反射鏡分別利用橢圓（4）和圓（5）的性質對快慢軸不同發(fā)散角的光束同時進行了聚焦，最終光束被聚焦到了焦點（3）上；
接下來，確定橢球鏡的具體尺寸；
選取大功率半導體激光堆棧（1）正中間的一列發(fā)光單元，即快軸的方向發(fā)光單元，發(fā)出發(fā)散角為α的快軸方向光，快軸方向光平面與橢球面反射鏡（2）相交軌跡為一個橢圓（4）里的一部分，將所述橢圓（4）面補充完整，并且建立直角坐標系；
以橢圓（4）中心為原點O，橢圓（4）長軸方向為X軸方向，短軸方向為Y軸方向；橢球面反射鏡（2）鏡子中心點在橢圓（4）上的A（x0,y0）點上，位于坐標系第二象限，橢圓（4）長軸為a，短軸為b，兩焦點分別為右焦點S1，左焦點S2；連接線段AS1，AS2，其中AS2為焦距f，即AS2=f；以線段AS1中一點B為大功率半導體激光堆棧（1）中心點，線段AB為物距u，即AB=u，以B點為中心點做出線段CD并使之垂直于AS1，線段CD代表大功率半導體激光堆棧（1）正中間一列發(fā)光單元，點C和點D表示大功率半導體激光堆棧（1）邊界點，CD長度為大功率半導體激光堆棧（1）快軸方向光斑尺寸L1，即CD=L1；連接線段CS1，DS1，形成夾角∠DS1C，∠DS1C代表快軸方向發(fā)散角為α，即∠DS1C=α；
經過幾何計算可得出橢圓（4）長軸
為了求出橢球面反射鏡（2）中心點A坐標（x0,y0），根據橢圓（4）自身幾何性質建立如下方程組：
方程組中
2.根據權利要求1所述的利用非球面反射鏡聚焦大功率直接半導體激光的方法，其特征在于：將生產出的橢球面反射鏡（2）按照物距u放置，激光束經過其反射，最終將大功率半導體激光堆棧（1）出射的矩形光斑L1×L2聚焦為一個近似圓的橢圓形光斑。
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