[發明專利]一種異形棱鏡及半導體激光器列陣平頂光束整形器

有效

• 申請號: 201310299008.8
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103345013A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 曹長慶;曾曉東;劉虎;來志;李哲;鄭鵬
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G02B5/04
• 分類號: G02B5/04;G02B27/09
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 郭官厚

技術領域

本發明涉及一種棱鏡以及帶有該棱鏡的整形器，具體涉及一種異形棱鏡以及帶有該異形棱鏡的半導體激光器列陣平頂光束整形器，屬于半導體激光器領域。

背景技術

由于半導體激光器波導結構的特點，二維大功率器件(Stack型半導體激光器列陣)輸出光波發散角很大，各發光區輸出光波不相干，遠場屬于光強疊加，光分布結構十分復雜。這種Stack的線尺度約1cm，輸出光能量不集中，給許多應用造成麻煩。對于諸如泵浦固體激光器等重要場合，常常導致耦合效率降低，這是不能有效利用二維半導體激光器的一個瓶頸，嚴重地妨礙了大功率半導體激光器的應用。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種可有效提高耦合效率、使輸出光的能量更加集中的一種異形棱鏡，以及帶有該異形棱鏡的半導體激光器列陣平頂光束整形器。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

一種異形棱鏡，其特征在于，具有：輸入端面、輸出端面以及四個折射斜面，前述輸入端面為矩形平面，輸出端面為球面，輸入端面與輸出端面均垂直于中心軸，前述折射斜面以中心軸為對稱軸對稱設置，折射斜面的傾斜角度為α，且α滿足以下關系式：

tan(α)=H2-H1L-R+R2-H22]]>

式中，H₁為折射斜面的前端到中心軸的距離

H₂為折射斜面的后端到中心軸的距離

L為輸入端面與輸出端面之間的距離

R為輸出端面的半徑。

前述的異形棱鏡，其特征在于，前述輸出端面的半徑R為10mm-15mm。

前述的異形棱鏡，其特征在于，前述折射斜面的傾斜角度α為3°-5°。

前述的異形棱鏡，其特征在于，前述H₁為3mm-5mm，H₂為5mm-7mm，L為25mm-35mm。

一種半導體激光器列陣平頂光束整形器，其特征在于，帶有前述的異形棱鏡。

前述的半導體激光器列陣平頂光束整形器，其特征在于，還包括：用于放置發光點的放置區，前述放置區內發光點到輸入端面的距離為0.5mm-2.0mm。

前述的半導體激光器列陣平頂光束整形器，其特征在于，還包括：用于接收光斑的像面，前述像面到輸出端面的距離為3mm-5mm。

本發明的有益之處在于：利用簡單的光學結構實現了Stack型半導體激光器列陣的光束整形，光束經本發明的異形棱鏡整形后，輸出光的發散角得到了高效壓縮，并且光強度橫向分布更加集中，光能量占總輻射能量的80%左右，有效提高了耦合效率。

附圖說明

圖1是本發明的異形棱鏡的結構示意圖；

圖2是圖1中異形棱鏡的光束整形原理圖；

圖3是圖1中異形棱鏡的光束發散角壓縮示意圖；

圖4是光線經圖1中異形棱鏡整形后的光強分布圖；

圖5是本發明的光束整形器的一個具體實施例的組成示意圖。

圖中附圖標記的含義：1-輸入端面，2-輸出端面，3-折射斜面，4-中心軸，5-放置區，6-像面，箭頭表示光線傳輸方向。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明作具體的介紹。

首先介紹本發明的異形棱鏡。

參照圖1和圖2，本發明的異形棱鏡具有：輸入端面1、輸出端面2以及四個折射斜面3，其中，輸入端面1為矩形平面，輸出端面2為球面，并且輸入端面1與輸出端面2均垂直于中心軸4；折射斜面3以中心軸4為對稱軸對稱設置，折射斜面3的傾斜角度為α，且α滿足以下關系式：