[發明專利]導光管及應用其的光束整形系統

有效

• 申請號: 201710127126.9
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN108535805B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 黃偉;譚榮清;李志永
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G02B6/00
• 分類號: G02B6/00;G02B27/09
• 代理公司: 11021 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 任巖<國際申請>=<國際公布>=<進入國

一種導光管，該導光管為條狀，具有一入射端面和一出射端面，該導光管由依次連接的n個立體結構相對一固定軸扭轉而形成，形成的導光管的側面滿足導光光束的全反射條件，其中，n為自然數。導光管的入射端面的大小與聚焦到導光管的導光光束的光斑大小相匹配。另外，本發明還公開了一種光束整形系統，采用上述的導光管實現光束整形。本發明提出的導光管的入射端面較大，因此無需對導光光束進行高精度調節即可高效耦合進導光管內；其通過全反射原理對光束進行傳導整形，因此適用范圍廣、無需定制和使用成本低；光束整形系統可應用于多個半導體激光器模塊的耦合輸出，且輸出光斑近似圓形。

技術領域

本發明屬于光束整形領域，更具體地涉及一種導光管及應用其的光束整形系統。

背景技術

半導體激光器(LD)通常由多個半導體激光發光單元通過一維陣列(bar)或多維陣列(stack)疊加而成。每個bar條由十幾或幾十個發光單元組成，bar條的長度一般為10mm。發光區域在快軸方向僅有1μm，慢軸方向上發光尺寸為100μm，發光點在空間分布上較稀疏，輸出光能量不集中。而且其發出的激光在水平和豎直方向上光束質量相差懸殊。快慢軸兩個方向有較大的且不對稱的發散角，快軸方向為基模高斯分布，光束接近衍射極限(M²＝1)，慢軸方向為多模高斯分布，光束質量極差(M²＞1000)。因此，半導體激光陣列遠場呈現出的是一組間距較大的平行光斑，不利于光束聚焦。在使用LD時必須采用光束整形方法，解決其光束在快、慢軸兩個方向上光束質量不一致和光斑分布不均勻的問題，才能有效的工作。

目前，對高功率半導體激光器的整形方法主要采用微透鏡陣列法。該方法如圖1所示，以單bar條半導體激光器為例，將光束扭轉微透鏡陣列架設在經快慢軸準直的半導體激光器前。在未經光束扭轉微透鏡陣列整形之前，出射的光束在遠場以線條形狀光斑呈現，在通過光束扭轉微透鏡陣列后可將每個發光源發出的激光扭轉90°，轉變成類似正方形的形狀。但光束扭轉微透鏡陣列的參數需與激光器參數匹配才能獲得較好的整形效果，因此使用時需要根據具體激光器進行定制，不僅適應性不強而且成本高，再者為實現較好的光束整形效果，光束扭轉微透鏡陣列需要精確的調節臺，且調節精度要求較高，這極大的增加了系統的復雜程度。

發明內容

基于以上問題，本發明的目的在于提出一種導光管及應用其的光束整形系統，用于解決以上技術問題中的至少之一。

為了實現上述目的，本發明公開了一種導光管，該導光管為條狀，具有一入射端面和一出射端面，其特征在于，該導光管由依次連接的n個立體結構相對一固定軸扭轉而形成，形成的導光管的側面滿足導光光束的全反射條件，其中，n為自然數。

進一步地，上述導光管的入射端面的大小與聚焦到導光管的導光光束的光斑大小相匹配。

進一步地，上述n個立體結構為n個全等、相似或不同的柱體或空心柱體。

進一步地，上述導光管的入射端面和出射端面為圓形或多邊形。

進一步地，上述導光管的主體采用對導光光束的吸收率低于2％、損傷閾值高于1000W/mm²的材料。

進一步地，上述導光管的側面鍍有與導光光束的波長相匹配的增反膜，導光管的入射端面和出射端面鍍有與導光光束的波長相匹配的增透膜。

進一步地，上述導光管為螺旋結構或彎折結構。

進一步地，上述導光光束為激光光束。

為了達到上述目的，本發明還公開了一種光束整形系統，該光束整形系統采用上述導光管實現光束整形。

本發明提出的導光管及應用其的光束整形系統具有以下有益效果：

1、本發明提出的導光管的耦合入射端面較大，因此無需對導光光束進行高精度調節即可將光束高效耦合進導光管內；