[實用新型]一種大功率半導體巴條激光器整形裝置

有效

• 申請號: 201720597629.8
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN206806731U
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 于海波
• 申請（專利權）人: 西安卓鐳激光技術有限公司
• 主分類號: H01S5/06
• 分類號: H01S5/06;G02B27/09
• 代理公司: 北京東正專利代理事務所(普通合伙)11312
• 代理人: 張偉樸

技術領域

本實用新型涉及激光器技術領域，尤其涉及一種大功率半導體巴條激光器整形裝置。

背景技術

半導體激光巴條的輸出功率可以達到千瓦量級，商用產品單個巴條可以達到200W。由于大功率半導體激光器的輸出功率和轉換效率大幅提高，閾值電流密度顯著降低，而且具有體積小、壽命長(可達十萬小時)等優點，使其在工業、軍事、民用等領域開始有廣泛的應用。

在很多實際應用中，尤其是用于泵浦領域，要求半導體巴條激光器輸出均勻光斑或者光纖耦合輸出。半導體巴條激光器是由多個發光點封裝在同一塊熱沉上構成的。每個發光點都具有不對稱分布的輸出光場，其在垂直于PN結方向的(快軸方向)上呈現30°～70°的發散角，但發光區僅1μm寬，光束質量達到衍射極限；在平行于PN結方向(慢軸方向)上雖只有10°左右的發散角，但發光區寬度通常為100um，因此光束質量極差，較快軸相差百倍以上。而半導體巴條激光器是由多個發光點封裝在同一塊熱沉上構成的，各發光點之間存在間距，通常為400um，這相當于多個發光點斷續排列成10mm長的線光源，導致光束質量更加惡化，因此快慢軸光束質量極不對稱的光束無法通過簡單的聚焦系統將光束聚焦為尺寸對稱具有一定焦深的焦斑。

大功率半導體巴條激光器除了快慢軸光束質量存在不對稱問題外，還具有“smile”效應，要想獲得均勻光斑更加困難。而現有的整形裝置往往結構復雜，同時又有單元結構加工精度要求極高，安裝精度要求極高，成本高等缺點。

實用新型內容

本實用新型的目的在于針對現有技術的不足而提供一種體積小、結構緊湊的大功率半導體巴條激光器整形裝置。

一種大功率半導體巴條激光器整形裝置，該裝置包括依次設置的半導體巴條、快軸準直透鏡、微圓柱透鏡組、棱鏡和聚焦透鏡，快軸準直透鏡設置在半導體巴條一側，微圓柱透鏡組包括陣列排布并與半導體巴條上的發光點一一對應的微圓柱透鏡。

進一步地，微圓柱透鏡與半導體巴條上發光點的數量與寬度相對應。

進一步地，微圓柱透鏡與半導體巴條的快軸傾斜一角度。

進一步地，所述角度為40°～50°。

進一步地，所述角度為45°。

進一步地，棱鏡的數量為1。

進一步地，棱鏡的數量為大于1，并密排設置。

進一步地，聚焦透鏡為球透鏡或柱透鏡。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于，利用結構簡單、成本低的微圓柱透鏡陣列對已進行快軸準直的巴條進行空間分割和快慢軸的重排；再利用單個或者多個棱鏡進行慢軸密排，最終通過球透鏡或者柱透鏡聚焦，實現大功率半導體巴條的光斑整形。具有結構簡單、穩定性強、調節快速和制作成本低等優點。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為半導體巴條與微圓柱透鏡的位置示意圖。

圖中，1、半導體巴條；2、快軸準直透鏡；3、微圓柱透鏡組；4、棱鏡；5、聚焦透鏡；6、發光點；7、微圓柱透鏡。

具體實施方式

為了進一步描述本實用新型，下面結合附圖進一步闡述一種大功率半導體巴條激光器整形裝置的具體實施方式，以下實施例是對本實用新型的解釋而本實用新型并不局限于以下實施例。

如圖1及圖2所示的一種大功率半導體巴條激光器整形裝置，該裝置包括依次設置的半導體巴條1、快軸準直透鏡2、微圓柱透鏡組3、棱鏡4和聚焦透鏡5，除聚焦透鏡5外，各部件通過粘合的方式連接成一個整體；快軸準直透鏡2設置在半導體巴條1一側。半導體巴條1射出的激光首先經過快軸準直透鏡2，實現快軸的準直。

微圓柱透鏡組3包括陣列排布并與半導體巴條1上的發光點6一一對應的微圓柱透鏡7，優選地，微圓柱透鏡7與半導體巴條1上發光點6的數量與寬度相對應，根據半導體巴條上發光點6的數量和寬度選擇合適直徑的微圓柱透鏡7，并按一定的間距排列，使微圓柱透鏡7和半導體巴條1上的發光點6一一對應，實現半導體巴條1光束的空間分割。

如圖2所示，優選地，微圓柱透鏡7的軸線與半導體巴條1的快軸傾斜一角度，優選為45°，并可根據發光點的光束角度和距離，具有±5°的調節范圍，圖2為從正對激光方向。根據柱透鏡的成像原理，快慢軸就可以實現可控的重新排列，即發光點6的快軸與半導體巴條1的慢軸方向平行，而發光點6的慢軸方向與半導體巴條1的快軸方向平行。

經單個棱鏡或多個密排棱鏡后，將半導體巴條1的慢軸的寬度壓縮；最后經聚焦透鏡5將光斑聚焦成需要的尺寸，優選地，聚焦透鏡5為球透鏡或柱透鏡，或為其中任一種的多個組成的聚焦透鏡組。