[發明專利]光束整形器

在審

• 申請號: 201310462429.8
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103472583A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 錢定榕
• 申請（專利權）人: 錢定榕
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09
• 代理公司: 北京汲智翼成知識產權代理事務所(普通合伙) 11381
• 代理人: 陳曦;賈興昌

技術領域

本發明涉及一種光束處理器，尤其涉及一種用于調整半導體激光器的輸出光束組，使其橫向和豎向上的線度—發散度乘積對稱分布的光束整形器。

背景技術

根據光學不變量原理，一個光束的線度－發散度乘積（SDP）在光學系統中是不變的。眾所周知，側面輻射的半導體激光器的光束性質和其它激光器的光束性質有很大不同，它的光束在橫向X向（平行于PN結或量子阱的方向）和豎向Y向（垂直于PN結或量子阱的方向）兩個方向上的線度－發散度乘積很不對稱。由于這種不對稱性，使得半導體激光器的輸出光束無法直接聚焦成有用的光點，因此在許多要求使用對稱光束的應用領域無法發揮作用。為了克服側面輻射的半導體激光器的輸出光束的這種固有的不對稱性，現有技術中，已有一些專利公開了可以對該種光束成功整形的光束處理技術，例如美國專利NO.5,168,401；NO.5,592,333；NO.6,240,116和NO.4,763,975等。其中，美國專利NO.5,592,333中公開使用了屋脊反射器，其兩個構成平面的夾角分別是60°和70.5°，但其仍然存在一個問題，光束在橫向的彼此交疊使得整形以后的光束依然無法被聚焦成很小的光點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種光束整形器，用于改變光束組在橫向(X)和縱向(Y)的線度－發散度乘積（SDP）。

具體地說，本發明提供了一種光束整形器，用于將入射光束沿其傳播方向(Z)旋轉九十度，然后，再使其沿目標方向射出。當入射光束進入光束整形器以后，首先到達屋脊反射器，該屋脊反射器用于將入射光束繞其傳播方向旋轉九十度，然后，被旋轉以后的光束到達一面反射鏡，并被反射鏡反射后離開光束整形器。對于由多個光束組成的光束組（或稱光束陣列），可以使用相應的光束整形器陣列，將光束組中的每一個光束逐一旋轉，從而改變出射光束組的構形，即改變其線度－發散度乘積（SDP）。而，經過光束整形器改造后的光束組可以用來聚焦形成極小的對稱光點。

本發明為改造半導體激光器的輸出光束，提供了一種光束整形新技術。根據該技術制造的器件小巧、可靠而且光學效率高。而且，采用集成形式制成的光束整形器件的損傷閾值和工作波長可達到僅由所用光學材料限制的程度。

附圖說明

圖1所示為本發明所提供的光束整形器的基本單元，包括一組屋脊反射器1和反射鏡2；入射光束3沿Z方向前進，進入屋脊反射器1，然后被反射到反射鏡2，在那里再次被反射，離開該基本單元；

圖2所示為本發明所提供的光束整形器的基本單元在X—Y平面中的視圖；其中，屋脊反射器1繞Z方向旋轉了45°，被反射的光束4沿與Y軸成45°的方向傳播；

圖3所示為本發明所提供的光束整形器的基本單元在Y—Z平面中的視圖；其中，屋脊反射器1繞X方向旋轉了45°，被反射的光束4沿與Z軸成90°的方向傳播；

圖4所示為本發明所提供的光束整形器的一個實施例，其中，屋脊反射器1和反射鏡2集成在一起，集成所用材料透光，光在屋脊反射器1和反射鏡2上的反射既可以由外加涂層實現，也可以由全內反射實現；

圖5所示為本發明所提供的光束整形器的另一實施例，光束整形器是由多個如圖1所示的基本單元組成的陣列，適用于處理光束組；

圖6所示為本發明所提供的光束整形器的又一實施例，光束整形器是由多個如圖4所示的集成基本單元組成的陣列，適用于處理光束組。

具體實施方式

圖1是本發明所提供的光束整形器的基本單元，包括一組屋脊反射器1和反射鏡2。入射光3先射向屋脊反射器1，然后被反射到反射鏡2，并被反射鏡2再次反射離開此基本單元。其中，在圖1中，入射光用標號3表示，被屋脊反射器1反射后獲得的反射光用標號4表示，被反射鏡2反射后的二次反射光用標號5表示。屋脊反射器1由兩個平面鏡組成，兩個平面鏡的夾角（兩面角）是90°(或接近90°)，兩個平面鏡的交線是屋脊反射器1的脊線。屋脊反射器1的張口迎著沿Z方向傳播的入射光的入射方向設置。在本發明所示的實施例中，屋脊反射器1被旋轉了兩次。第一次是繞Z方向(垂直于圖2所示的X—Y平面)旋轉45°(或接近45°)，第二次是繞X方向(垂直于圖3所示的Y—Z平面)旋轉45°。應該指出，旋轉角度也可以是—45°，繞Z方向（或者X方向）旋轉45°和繞Z方向（或者X方向）旋轉—45°并無實質性的區別。

如圖2和圖3所示，屋脊反射器1經過兩次旋轉以后，被它反射的入射光的傳播方向在X—Y平面內與Y方向成45°，在Y—Z平面內與Z方向成90°角傳播。