[實(shí)用新型]一種多波長高功率半導(dǎo)體激光器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721023286.0
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN207074784U
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軍;席道明;陳云;呂艷釗;魏皓
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇天元激光科技有限公司
• 主分類號: H01S5/40
• 分類號: H01S5/40;H01S5/024
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種多波長高功率半導(dǎo)體激光器。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體激光器具有電光效率高、體積小、壽命長、價格低等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域應(yīng)用的越來越廣泛，隨著應(yīng)用需求提升高功率以及高亮度的半導(dǎo)體激光器成為發(fā)展趨勢。在光纖激光器泵浦應(yīng)用中，作為激勵源其輸出功率水平直接限制了光纖激光器輸出功率水平，為得到更高功率的激光輸出需要高功率的半導(dǎo)體激光器進(jìn)行激勵。

目前實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器的高功率輸出主要采用兩種方式，一種是對多個單芯片輸出的激光進(jìn)行整形聚焦，反射鏡結(jié)構(gòu)對傳輸光路進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，最后聚焦耦合進(jìn)入光纖，由于采用光路轉(zhuǎn)折將多個芯片輸出光偏轉(zhuǎn)到一個平面才能聚焦到光纖輸出，限制了芯片個數(shù)的進(jìn)一步增加無法實(shí)現(xiàn)更高功率的輸出。另一種方法是采用巴條的堆棧結(jié)構(gòu)，經(jīng)過自由空間光學(xué)透鏡結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光束整形，最后耦合聚焦到光纖輸出，采用該方式能得到較高功率的激光輸出，但為實(shí)現(xiàn)激光尾纖輸出其光學(xué)整形系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，對光學(xué)結(jié)構(gòu)的精細(xì)度要求極高，增加了激光器設(shè)計(jì)及調(diào)試的難度，同時難以得到高光束質(zhì)量激光輸出，在一定程度上限制了其應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本申請所要解決的技術(shù)問題是提供了一種多波長高功率半導(dǎo)體激光器，通過兩組不同波長的激光系統(tǒng)經(jīng)波長合束器實(shí)現(xiàn)光的疊加輸出，實(shí)現(xiàn)高功率、高光束質(zhì)量激光輸出。

為了解決上述技術(shù)問題，本申請公開了一種多波長高功率半導(dǎo)體激光器，其包括：具有第一激光芯片的第一激光系統(tǒng)；具有與第一激光芯片不同輸出波長的第二激光芯片的第二激光系統(tǒng)；將第一激光系統(tǒng)與第二激光系統(tǒng)輸出的光束進(jìn)行疊加耦合，實(shí)現(xiàn)尾纖輸出的激光合束系統(tǒng)；以及面向激光合束系統(tǒng)的光纖；其中，第一激光系統(tǒng)與第二激光系統(tǒng)包括分別面向第一激光芯片與第二激光芯片的柱透鏡、非球面鏡及反射鏡；激光合束系統(tǒng)包括接收第一激光系統(tǒng)的第一輸出光的全反射鏡、面向全反射鏡且接收第二激光系統(tǒng)的第二輸出光的波長合束器、及非球面聚焦透鏡，其中波長合束器將第一輸出光與第二輸出光進(jìn)行疊加耦合輸出，非球面聚焦透鏡將疊加后的光聚焦到光纖端面，實(shí)現(xiàn)尾纖輸出。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，其中上述第一激光芯片與第二激光芯片焊接于階梯熱沉，階梯熱沉成階梯狀。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，其中上述第一激光芯片與第二激光芯片設(shè)置為多個，且分別排列于階梯熱沉。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，其中上述第一激光系統(tǒng)與第二激光系統(tǒng)的柱透鏡、非球面鏡鍍有與第一激光芯片及第二激光芯片出射波長匹配的高透過率膜層。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，其中上述第一激光系統(tǒng)與第二激光系統(tǒng)的反射鏡鍍有與第一激光芯片及第二激光芯片出射波長匹配的全反射膜層，且反射鏡在階梯熱沉上成預(yù)定高度差排列，任一反射鏡不遮擋其他反射鏡反射光束的傳播。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，其中上述波長合束器由體布拉格光柵結(jié)構(gòu)構(gòu)成，兩束波長不同的激光光斑重疊并呈布拉格共軛角入射到布拉格光柵上，實(shí)現(xiàn)兩束光的疊加輸出。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，其中上述非球面聚焦透鏡對合束后的激光聚焦，且表面鍍有第一激光芯片與第二激光芯片出射波長匹配的高透過濾膜層。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，其中上述光纖為多模光纖，且在光纖端面鍍有第一激光芯片及第二激光芯片兩種波長的高透過率膜層及相應(yīng)激射波長的全反膜層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請可以獲得包括以下技術(shù)效果：

1）采用體布拉格光柵結(jié)構(gòu)的波長合束器進(jìn)行激光合束，實(shí)現(xiàn)兩種不同波長的激光的高效率合束，兩束激光在合束器實(shí)現(xiàn)了光斑的疊加滿足高功率激光輸出的同時保證高光束質(zhì)量的激光的合束。

2）采用階梯結(jié)構(gòu)的熱沉作為激光芯片的固定基板，提高芯片散熱基板的熱容積率的同時，使各個芯片出射的光斑實(shí)現(xiàn)一定量的偏移，實(shí)現(xiàn)了多激光的勻化輸出，提高聚焦光斑的均勻性。

當(dāng)然，實(shí)施本申請的任一產(chǎn)品必不一定需要同時達(dá)到以上所述的所有技術(shù)效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本申請的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施方式的多波長高功率半導(dǎo)體激光器示意圖；

圖2是圖1的激光傳輸示意圖；

圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施方式的階梯熱沉示意圖；

圖4是本實(shí)用新型一實(shí)施方式的體布拉格光柵合束原理示意圖。

附圖標(biāo)記