[發明專利]一種空間角度合束半導體激光器及其制備工藝和合束方法

在審

• 申請號: 201910547540.4
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110265877A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 谷洲之;馮慧慧;許玉;王琦;蔡康捷
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: H01S5/40
• 分類號: H01S5/40;H01S5/024
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明涉及一種空間角度合束半導體激光器及其制備工藝和合束方法，空間角度合束半導體激光器包括殼體，安裝在所述殼體內的至少一個相變冷卻熱忱、以及反射鏡組，安裝在相變冷卻熱忱上的若干個激光芯片，所述激光芯片上安裝有準直鏡組；所述反射鏡組與設置在殼體上的光纖在一直線上，所述光纖和反射鏡組之間設置有耦合鏡，且殼體上設置有至少一組與所述相變冷卻熱忱連接的進口和出口。本發明公開了一種空間角度合束半導體激光器，能有效提高連續輸出功率；通過反射鏡組得到呈空間角度分布的光簇；利用耦合鏡將空間角度分布的光簇合成一束，并通過光纖輸出。

技術領域

本發明涉及激光器領域，特別涉及一種半導體激光器領域，具體涉及一種空間角度合束方法及其半導體激光器。

背景技術

當下本領域常見的半導體激光器結構主要有：水平陣列式半導體激光器、空間垂直陣列式半導體激光器、疊層陣列式半導體激光器。

水平陣列式半導體激光器（發明專利CN201510491665.1）具有各芯片溫度均勻，激光單色性較好等優點，但是該結構占用空間大，不利于大規模集成。

空間臺階陣列式半導體激光器（發明專利CN201610052020.2）具有結構緊湊、便于繼承等優點，但是由于該激光器采用臺階式熱忱，導致各芯片溫度分布不均勻，激光單色性差。且臺階式熱忱難以加工冷卻通道，制約了空間垂直陣列式半導體激光器向高功率化發展。

疊層陣列式半導體激光器（發明專利CN201410846317.7）解決了芯片大規模集成問題，提高了激光密度，但是由于采用的單體熱忱為分層制造后封裝而成，強度較低，導致不能使用先進的冷卻技術，因此，該激光器冷卻效果不好。只能采用脈沖輸出方式，連續輸出功率仍然較低。

而半導體激光器主要應用于毀傷武器或其他類型激光器的泵浦源。因此，提高連續輸出功率對于半導體激光器的發展至關重要，仍是此領域的研發人員急需解決的問題之一。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提供一種空間角度合束半導體激光器，能有效提高連續輸出功率；通過反射鏡組得到呈空間角度分布的光簇；利用耦合鏡將空間角度分布的光簇合成一束，并通過光纖輸出。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：一種空間角度合束半導體激光器，包括殼體1，安裝在所述殼體1內的至少一個相變冷卻熱忱2、以及反射鏡組3，安裝在相變冷卻熱忱2上的若干個激光芯片4，所述激光芯片4上安裝有準直鏡組；所述反射鏡組3與設置在殼體1上的光纖8在一直線上，所述光纖8和反射鏡組3之間設置有耦合鏡7，且殼體1上設置有至少一組與所述相變冷卻熱忱2連接的導入冷卻氣的進口11和出口12。

本發明一個較佳實施例中，每個所述準直鏡組包括安裝在每個激光芯片4上的至少一片FAC準直鏡5，以及對應每個FAC準直鏡5設置的至少一片SAC準直鏡6。

本發明一個較佳實施例中，反射鏡組3采用的是陣列式空間角度反射鏡組，包括多片呈直線排列、且相互平行的反射鏡31，每片所述反射鏡31垂直設置在殼體1內。

本發明一個較佳實施例中，每片所述激光芯片4與對應的FAC準直鏡5和SAC準直鏡6在一直線上，且每片所述反射鏡31將穿透過FAC準直鏡5和SAC準直鏡6的光束折射至所述耦合鏡7上。

本發明一個較佳實施例中，每片激光芯片4上至少設置有一片FAC準直鏡5，每片所述FAC準直鏡5對應一片SAC準直鏡6，每片所述SAC準直鏡6對應有一片所述反射鏡31。

本發明一個較佳實施例中，安裝于殼體1上的一組相變冷卻熱忱2采用是的整體式宏通道結構，且宏通道區位于對應的激光芯片4下方。

本發明一個較佳實施例中，進口11和出口12的分別設置在殼體1的兩端，且在殼體1中的進口11和出口12之間形成了用于導入冷卻氣的冷卻通路。

具體的，本發明中的冷卻氣采用的是液氮。