[實用新型]非穩腔光譜合束裝置

有效

• 申請號: 201821499209.7
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN208753726U
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 周權;李大汕;趙亞平;葉平平
• 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

本實用新型提供一種非穩腔光譜合束裝置，包括依次排列的半導體激光器、光束整形元件、變換透鏡和衍射光柵；半導體激光器位于變換透鏡的前焦面，變換透鏡準直由半導體激光器產生、經光束整形元件整形的多束平行光束，并將多束平行光束聚焦至衍射光柵；衍射光柵位于變換透鏡的后焦面，耦合經聚焦的多束光束，形成合束光輸出；以及輸出耦合鏡，位于合束光的輸出路徑上，輸出耦合鏡具有一部分反射的柱面，合束光中的部分光束在柱面與半導體激光器之間振蕩后經輸出耦合鏡輸出。本實用新型利用輸出耦合鏡的柱面形成非穩腔，使高階模在非穩腔的反饋過程中被損耗，低階模經振蕩增強后輸出，提高輸出的光束質量，增加輸出亮度。

技術領域

本實用新型涉及半導體激光技術領域，具體地說，涉及一種非穩腔光譜合束裝置。

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，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。

目前的光譜合束技術采用平面鏡作為輸出耦合鏡，形成的外腔為平-平腔，是一種穩定腔。穩定腔容易發生串擾，光束質量較差。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供一種非穩腔光譜合束裝置，解決現有技術中穩定腔激光輸出光束質量較差的問題。

本實用新型提供一種非穩腔光譜合束裝置，包括依次排列的半導體激光器、光束整形元件、變換透鏡和衍射光柵；所述半導體激光器位于所述變換透鏡的前焦面，所述變換透鏡準直由所述半導體激光器產生、經所述光束整形元件整形的多束平行光束，并將所述多束平行光束聚焦至所述衍射光柵；所述衍射光柵位于所述變換透鏡的后焦面，所述衍射光柵耦合經聚焦的多束光束，形成合束光輸出；以及輸出耦合鏡，位于所述合束光的輸出路徑上，所述輸出耦合鏡具有一部分反射的柱面，所述合束光中的部分光束在所述柱面與所述半導體激光器之間振蕩后經所述輸出耦合鏡輸出。

優選地，上述的非穩腔光譜合束裝置中，所述輸出耦合鏡為平凸柱面鏡，所述平凸柱面鏡的凸面垂直地迎向所述合束光，所述平凸柱面鏡的平面背離所述衍射光柵；或者，所述輸出耦合鏡為平凹柱面鏡，所述平凹柱面鏡的平面垂直地迎向所述合束光，所述平凹柱面鏡的凹面背離所述衍射光柵。

優選地，上述的非穩腔光譜合束裝置中，當所述輸出耦合鏡為平凸柱面鏡時，所述凸面鍍部分反射膜，所述平面鍍增透膜；當所述輸出耦合鏡為平凹柱面鏡時，所述凹面鍍部分反射膜，所述平面鍍增透膜。

優選地，上述的非穩腔光譜合束裝置中，所述部分反射膜的反射率為5％～30％，和/或，所述增透膜的透過率大于99％。

優選地，上述的非穩腔光譜合束裝置中，所述半導體激光器的前端面鍍增透膜，后腔面鍍高反膜。

優選地，上述的非穩腔光譜合束裝置中，所述增透膜的反射率小于1％，和/或，所述高反膜的反射率大于95％。