[發(fā)明專利]一種多單管半導(dǎo)體激光器密集波長合束裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011462798.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN112563879A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦文斌;郭照師;姜夢(mèng)華;李景
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S5/06
• 分類號(hào): H01S5/06;H01S5/40;H01S5/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種多單管半導(dǎo)體激光器密集波長合束裝置，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。包括：多單管半導(dǎo)體激光器空間合束模塊、傅里葉轉(zhuǎn)換透鏡、衍射光柵、外腔鏡。多個(gè)單管半導(dǎo)體激光器線性且相對(duì)排列發(fā)出初始激光束；通過快慢軸準(zhǔn)直鏡對(duì)激光束準(zhǔn)直并利用反射鏡反射后形成空間合束激光；利用傅里葉變換透鏡對(duì)激光束進(jìn)行傅里葉變換并通過衍射光柵元件使得激光束衍射輸出；外腔鏡接收到的衍射光一部分反射并與前腔面鍍?cè)鐾改で曳瓷渎?％的單管半導(dǎo)體激光器形成外腔并鎖定波長，另一部分透射出經(jīng)衍射光柵衍射的激光束。本發(fā)明提供了一種多單管半導(dǎo)體激光器密集波長合束裝置，解決了線陣式和堆棧式結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器進(jìn)行密集波長合束帶來的光束質(zhì)量差、亮度低等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多單管半導(dǎo)體激光器密集波長合束裝置。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體激光器的顯著優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、壽命高和高達(dá)50％甚至更高的電光轉(zhuǎn)換效率。但是，以目前的激光器發(fā)展水平，仍然限制著人們?cè)诟鞣N領(lǐng)域?qū)す馄鲬?yīng)用的深入。在材料加工領(lǐng)域中的一些應(yīng)用同時(shí)要求高功率和高光束質(zhì)量的激光輸出，而半導(dǎo)體激光器作為泵浦源時(shí)，對(duì)亮度和波長也有嚴(yán)格的要求，但是傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光技術(shù)無法解決這些問題，而結(jié)合光束組合技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高功率、高光束質(zhì)量、高亮度的激光輸出。

在不同類型的半導(dǎo)體激光器中，線陣式和堆棧式結(jié)構(gòu)能夠解決半導(dǎo)體激光器輸出功率不足的問題，但是其輸出光束的發(fā)散角一般都比較大且空間亮度也較低。單管半導(dǎo)體激光器有很多優(yōu)點(diǎn)：芯片體積小，可靠性高，同時(shí)又能夠?qū)崿F(xiàn)較高的功率輸出(最大功率超20W)，光束質(zhì)量好，且不存在“smile效應(yīng)”的問題。

密集波長合束是利用光柵等衍射元件與外腔鏡相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)各發(fā)光單元在不同波長的鎖定，不同波長的子光束在光柵上衍射成組合輸出光束，通過光柵的衍射作用使得入射光在遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)能夠空間重疊。合束后的激光束的光束質(zhì)量近似于單個(gè)合束單元，功率是所有合束單元的總和。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題,本發(fā)明提供了一種多單管半導(dǎo)體激光器密集波長合束裝置，以解決使用線陣式和堆棧式結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器進(jìn)行密集波長合束帶來的光束質(zhì)量差、亮度低等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

一種多單管半導(dǎo)體激光器密集波長合束裝置，其特征是，它包括多單管半導(dǎo)體激光器空間合束模塊(1)、傅里葉轉(zhuǎn)換透鏡(2)、衍射光柵(3)和外腔鏡(4)。

進(jìn)一步，所述多單管半導(dǎo)體激光器空間合束模塊(1)由多個(gè)單管半導(dǎo)體激光器(101)、快軸準(zhǔn)直鏡(102)、慢軸準(zhǔn)直鏡(103)和反射鏡(104)組成；多個(gè)單管半導(dǎo)體激光器呈線性并排排列且排成相對(duì)兩列，每個(gè)單管半導(dǎo)體激光器的出光口前沿光軸依次設(shè)有一個(gè)快軸準(zhǔn)直鏡(102)、一個(gè)慢軸準(zhǔn)直鏡(103)和一個(gè)反射鏡(104)，每個(gè)單管半導(dǎo)體激光器和其對(duì)應(yīng)的快軸準(zhǔn)直鏡、慢軸準(zhǔn)直鏡和反射鏡處于同一光軸中心；快軸準(zhǔn)直鏡和慢軸準(zhǔn)直鏡用來準(zhǔn)直單管半導(dǎo)體激光器發(fā)射出的激光束，能夠壓縮激光束快慢軸兩個(gè)方向上的發(fā)散角；反射鏡用于反射經(jīng)過準(zhǔn)直后的激光束；所有多個(gè)單管半導(dǎo)體激光器對(duì)應(yīng)的反射鏡位于傅里葉轉(zhuǎn)換透鏡(2)的同一側(cè)，傅里葉轉(zhuǎn)換透鏡(2)的另一側(cè)設(shè)有衍射光柵(3)，衍射光柵(3)之后設(shè)有外腔鏡(4)。

衍射光柵(3)可以是透射式或反射式。

所有反射鏡反射出的激光束在傅里葉轉(zhuǎn)換透鏡(2)的同一側(cè)空間均勻平行分布且均入射到傅里葉轉(zhuǎn)換透鏡(2)上。

所述的單管半導(dǎo)體激光器能夠發(fā)射出平行的激光束，并且其前腔面鍍?cè)鐾改ぃ瓷渎?％。

所述的傅里葉轉(zhuǎn)換透鏡用以接收經(jīng)過反射鏡反射的準(zhǔn)直激光束，并進(jìn)行傅里葉變換。

所述的衍射光柵以特定的角度擺放，使得經(jīng)過傅里葉變換的激光束對(duì)衍射光柵的入射角等于其衍射角，并且所有激光束以相同的出射角衍射輸出并且使得衍射輸出的激光成為單獨(dú)的一束。