[發(fā)明專利]一種高功率半導體激光器合束系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410195845.0
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103944067B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設計）人: 蔡磊;劉興勝;楊凱;王警衛(wèi)
• 申請（專利權）人: 西安炬光科技有限公司
• 主分類號: H01S5/40
• 分類號: H01S5/40;H01S5/06;G02B27/28;G02B27/10
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

本發(fā)明提供了一種高功率半導體激光器合束系統(tǒng)，可以得到均勻性好，單偏振特性的激光光源。該高功率半導體激光器合束系統(tǒng)，包括沿光路依次設置的半導體激光器疊陣、準直透鏡組和合束裝置；所述合束裝置包括一個平行六面棱鏡和棱鏡組合，平行六面棱鏡有兩個相鄰的側面面向半導體激光器疊陣出光方向，高度方向上分別對應于半導體激光器疊陣的上半部分、下半部分，使得半導體激光器疊陣上半部分發(fā)出的激光光束依次通過棱鏡組合和平行六面棱鏡后沿原光軸出射，半導體激光器疊陣下半部分發(fā)出的激光光束依次經(jīng)過平行六面棱鏡的下端面、上端面進行兩次全反射后與半導體激光器疊陣上半部分出射的激光光束相互平行形成插空合束。

技術領域

本發(fā)明屬于激光應用領域，具體涉及一種高功率半導體激光器合束系統(tǒng)。

背景技術

半導體激光器具有體積小、重量輕、可靠性高、使用壽命長、功耗低的優(yōu)點，目前已經(jīng)廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領域，但是當前半導體激光器的推廣應用受到其光束質量的制約，所以提高半導體激光器的光束質量、亮度和功率為當下重要的研究方向。激光合束技術近年來發(fā)展迅速，它是一個改善光束質量、增加輸出功率、提高功率密度的過程。激光合束技術在激光加工和高功率光纖耦合產(chǎn)品中已得到廣泛應用。

目前常用的激光合束方法有偏振合束，波長合束和空間合束。常見的偏振合束裝置由1/2玻片和偏振分光棱鏡(PBS)組成，一部分激光通過1/2玻片將偏振態(tài)由TE變?yōu)門M(或TM變?yōu)門E)，再與另一部分激光進行合束。由于半導體激光器的激光光源偏振度約為90％，若采用偏振合束，光能損失較大，僅適用于快軸方向的合束，且輸出光為混合偏振光，不能再次與其他光源進行偏振合束；當使用半導體激光疊陣作為光源時，輸出光斑仍保留bar與bar之間的發(fā)光死區(qū)，均勻度較差。波長合束是不同波長的激光進行合束，但是在要求激光具有單一波長的場合無法應用，使其在應用領域具有局限性。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種高功率半導體激光器合束系統(tǒng)，可以得到均勻性好，單偏振特性的激光光源。方案如下：

該高功率半導體激光器合束系統(tǒng)，包括沿光路依次設置的半導體激光器疊陣、準直透鏡組和合束裝置，所述的半導體激光器疊陣由若干個半導體激光單元堆疊組成，根據(jù)堆疊高度等分為上半部分和下半部分；所述合束裝置包括一個平行六面棱鏡和棱鏡組合，平行六面棱鏡有兩個相鄰的側面面向半導體激光器疊陣出光方向，高度方向上分別對應于所述半導體激光器疊陣的上半部分、下半部分，其中平行六面棱鏡下半部分的側面與所述出光方向垂直；所述棱鏡組合包括若干個小棱鏡，小棱鏡數(shù)量為半導體激光器疊陣的激光單元數(shù)量的一半，小棱鏡的出光面均與平行六面棱鏡上半部分的側面緊密貼合，入光面均與所述出光方向垂直，若干個小棱鏡在高度方向上的位置分別對應于半導體激光器疊陣的上半部分的各個半導體激光單元，使得半導體激光器疊陣上半部分發(fā)出的激光光束依次通過棱鏡組合和平行六面棱鏡后沿原光軸出射，半導體激光器疊陣下半部分發(fā)出的激光光束依次經(jīng)過平行六面棱鏡的下端面、上端面進行兩次全反射后與半導體激光器疊陣上半部分出射的激光光束相互平行形成插空合束。

基于上述基本方案，本發(fā)明還做如下優(yōu)化限定和改進：

平行六面棱鏡相鄰兩個側面的銳角夾角

若半導體激光器疊陣由偶數(shù)個半導體激光器單元組成，則平行六面棱鏡的厚度t和寬度L滿足：