[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體激光器陣列輸出光束勻稱化和光纖耦合系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410045318.1
• 申請日: 2014-02-08
• 公開（公告）號: CN104049325A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王嘉宇
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢柏漢激光技術(shù)有限公司
• 主分類號: G02B6/43
• 分類號: G02B6/43
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光器陣列輸出光束勻稱化和光纖耦合系統(tǒng)。

背景技術(shù)

以激光器的排布方向為x軸，由于半導(dǎo)體激光器一維陣列在x方向?qū)挾?通常為10毫米)和光束發(fā)散角(通常為8-12°)與在y方向高度(大約為1微米)和光束發(fā)散角(通常為30-60°)差別很大，光纖耦合比較困難。傳統(tǒng)的做法采用與激光器數(shù)量相同的光纖集合成一條光纖束。耦合時在半導(dǎo)體激光器陣列前在x方向平行放置一快軸準直透鏡，將光纖與各個半導(dǎo)體激光器一一對準，各個半導(dǎo)體激光器的輸出光一一耦合到光纖束的各個光纖里。這種方法的缺點是由于光纖束的端面面積大，單位面積上的輸出能量低。

為了提高光纖輸出單位面積上的能量通常采用的方法是把半導(dǎo)體激光器陣列的輸出光束在x方向上采用一光學(xué)器件進行分割，同時使分隔的光束在y方向上產(chǎn)生錯位，通過另一光學(xué)器件分別把每個分隔的光束在y方向上疊加，重排后得到在x-y平面里勻稱化光斑，通過聚焦器件耦合進一根光纖。這種方法的缺點是在考慮光束分隔數(shù)目時在x方向上要把所有半導(dǎo)體激光器的發(fā)光尺寸和兩個鄰近半導(dǎo)體激光器之間非發(fā)光區(qū)域尺寸都計算在內(nèi)，對光纖輸出單位面積上的能量提高有一定限制。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體激光器一維陣列輸出光束勻稱化和光纖耦合系統(tǒng)。

為達到上述目的，本發(fā)明一種半導(dǎo)體激光器陣列輸出光束勻稱化和光纖耦合系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括等間距平行排布為一維陣列的若干半導(dǎo)體激光器，以所述激光器的排布方向為x軸，垂直于所述激光器組排布方向為z軸，所述的激光器輸出的光束沿z軸方向傳輸；

所述系統(tǒng)還包括所述激光器器前端依次設(shè)置的快軸準直透鏡、慢軸準直透鏡、棱鏡堆和重新指向光學(xué)器件以及對應(yīng)所述重新指向光學(xué)器件的光束出口的聚焦透鏡，所述聚焦透鏡的光束出口設(shè)有光纖，其中

所述快軸準直透鏡，用于將各個所述激光器輸出的光束進行y軸方向上的準直并將所述光束平行輸出；

所述慢軸準直透鏡，用于將所述快軸準直透鏡輸出的所述光束進行x軸方向上的準直并將所述光束平行輸出；

所述棱鏡堆，用于對所述慢準直透鏡輸出的所述光束進行在y-z平面內(nèi)進行偏移，并輸出所述光束，其中平行排布的所述光束分為三部分，中間部分的光束在y軸方向不發(fā)生偏移輸出，兩側(cè)部分的光束發(fā)生相反方向的偏移輸出；

所述重新指向光學(xué)器件，用于對所述棱透鏡輸出的所述光束在x方向上進行相同角度的偏轉(zhuǎn)，輸出在x軸方向上重合的光束，所述光束在x-z和y-z平面里均平行；

所述聚焦透鏡，用于將所述重新指向光學(xué)器件輸出的所述光束聚成一焦點，所述焦點輸入所述光纖。

進一步地，所述快軸準直透鏡包括成一維陣列排布的準直柱透鏡，其中，所述主激光器和各個所述子激光器的前端分別各自放置有一個準直柱透鏡。

進一步地，所述慢軸準直透鏡包括成一維陣列排布的子柱透鏡，其中，所述主激光器和各個所述子激光器的前端分別各自放置有一個柱透鏡。

進一步地，所述重新指向光學(xué)器件包括呈階梯狀的底座，所述底座的每個階梯上設(shè)置有一個棱鏡，所述棱鏡和所述光束一一對應(yīng)，所述棱鏡將所述光束進行在x軸方向上的偏轉(zhuǎn)，輸出在x軸方向上重合的光束，所述光束在x-z和y-z平面里均平行。

進一步地，所述重新指向光學(xué)器件包括呈階梯狀的底座，所述底座的每個階梯上設(shè)置有一個反射鏡，所述反射鏡和所述光束一一對應(yīng)，所述反射鏡將所述光束進行在x軸方向上的偏轉(zhuǎn)，輸出在x軸方向上重合的光束，所述光束在x-z和y-z平面里均平行。

進一步地，所述光纖的端面為平面、半球面、圓錐面。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明中棱鏡堆的每個棱鏡可以通過棱鏡的內(nèi)角和長度來控制對應(yīng)激光器輸出光束在y軸方向上的偏移量，在一定程度上可以補償由半導(dǎo)體激光器一維陣列貼片過程和快軸準直透鏡調(diào)節(jié)誤差引起的輸出光束在x方向上的彎曲現(xiàn)象，對輸出光束進行勻稱化。

本發(fā)明在對導(dǎo)體激光器一維陣列進行光束勻稱化時不用考慮兩個相鄰半導(dǎo)體激光器之間的非發(fā)光區(qū)域，通過棱鏡堆對每個單獨激光器在慢軸準直透鏡后的準直輸出光束的位置進行重新排列，盡可能使輸出光束在y軸方向以高密度疊加，提高光束勻稱化后單位面積上的能量密度和亮度，允許把光束耦合進入一根小芯徑的光纖里。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種半導(dǎo)體激光器陣列輸出光束勻稱化和光纖耦合系統(tǒng)的在x-z平面里半導(dǎo)體激光器一維陣列光束勻稱化和光纖耦合示意圖；