[發明專利]一種半導體激光器合束裝置

在審

• 申請號: 201810401368.7
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108321677A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 李大汕;趙亞平;張倩;周權
• 申請（專利權）人: 上海高意激光技術有限公司
• 主分類號: H01S5/40
• 分類號: H01S5/40;G02B27/09
• 代理公司: 上海隆天律師事務所 31282
• 代理人: 臧云霄;鐘宗

本發明提供了一種半導體激光器合束裝置，包括：至少兩路模塊式激光輸入設備，各自包括：沿光路方向依次排列的產生光束的半導體激光器、光束整形元件、變換透鏡以及第一衍射光柵，半導體激光器位于變換透鏡的前焦點，第一衍射光柵位于變換透鏡的后焦點之前；各路光束由變換透鏡匯聚后分別通過各自的第一衍射光柵衍射到達同一個第二衍射光柵，各路光束在第二衍射光柵上有相同的位置和衍射角實現合束；經過第二衍射光柵后的合束光垂直入射到輸出耦合鏡輸出。本發明通過多路光譜合束來提高輸出功率和亮度，能使得譜寬控制在半導體增益介質的增益范圍和光柵的高效率衍射范圍內。

技術領域

本發明涉及激光設備領域，具體地說，涉及一種半導體激光器合束裝置。

背景技術

半導體激光器有著成本低，壽命長，體積小，可靠性高等優點，在工業加工，泵浦，醫療，通信等方面都有廣泛的應用前景。能否進一步提高半導體激光器的亮度是制約半導體激光器未來發展的一個重要因素。激光光束的亮度由輸出功率的大小和光束質量決定，功率越大，光束質量越好，亮度就越高，半導體激光器的應用領域也更加廣泛。

合束技術是當前實現高亮度半導體激光器的常用手段，常規合束技術包括光束整形、偏振合束和波長合束等。光束整形通過平衡快慢軸方向的光參數積來提高光束質量，但激光亮度并沒有提升；偏振合束通過將兩個偏振方向的光合為一束，亮度只能提高到兩倍；波長合束受到鍍膜技術的限制，合束單元數一般不超過5個，對功率和亮度的提高也有限。

光譜合束是一種新穎的半導體激光器合束技術，Daneu V等人提出這種方法并對其原理進行了詳細論述(Daneu V，Sanchez A，Fan T Y，et al.Spectral beam combiningof a broad-stripe diode laser array in an external cavity.[J].Optics Letters，2000，25(6):405-7.)。通過外腔反饋作用和光柵的色散作用將各個發光單元鎖定在不同的波長，從而獲得相同的衍射角實現合束。光譜合束的優點在于：其一，將多個單管半導體激光器的輸出光合束，實現了功率的疊加，同時光束質量能保持為單個發光單元的高光束質量，極大地提高了半導體激光器的亮度；其二，若干個發光單元可以共用合束元件，不限制合束單元數量的特點能夠大幅降低成本，在應用時有更大的優勢。因此，光譜合束技術已經成為大功率半導體激光器領域的一個重要課題。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明的目的在于提供一種半導體激光器合束裝置，克服了現有技術的困難，通過多路光譜合束來提高輸出功率和亮度，并使用多光柵結構來壓縮光譜，減小光譜展寬。

本發明提供了一種半導體激光器合束裝置，包括：至少兩路模塊式激光輸入設備，所述模塊式激光輸入設備包括：沿光路方向依次排列的產生光束的半導體激光器、光束整形元件、變換透鏡以及第一衍射光柵，所述半導體激光器位于所述變換透鏡的前焦點，所述第一衍射光柵位于所述變換透鏡的后焦點之前；

第二衍射光柵，各路光束由所述變換透鏡匯聚后分別通過各自的所述第一衍射光柵衍射到達同一個所述第二衍射光柵，各路光束在第二衍射光柵上有相同的位置和衍射角實現合束；以及

輸出耦合鏡，經過所述第二衍射光柵后的合束光垂直入射到所述輸出耦合鏡輸出。

優選地，所述模塊式激光輸入設備中的半導體激光器的輸出光軸相互平行。

優選地，所述半導體激光器是單個半導體激光器發光單元、一維陣列排列的半導體激光器巴條、二維陣列排列的半導體激光器疊陣中的一種。優選地，所述第一衍射光柵和第二衍射光柵均為透射式光柵。

優選地，所述第一衍射光柵和第二衍射光柵均為反射式光柵。

優選地，所述第一衍射光柵是透射式光柵，第二衍射光柵均為反射式光柵。

優選地，所述第一衍射光柵是反射式光柵，第二衍射光柵均為透射式光柵。