[发明专利]导光管及应用其的光束整形系统

说明书

一种导光管，该导光管为条状，具有一入射端面和一出射端面，该导光管由依次连接的n个立体结构相对一固定轴扭转而形成，形成的导光管的侧面满足导光光束的全反射条件，其中，n为自然数。导光管的入射端面的大小与聚焦到导光管的导光光束的光斑大小相匹配。另外，本发明还公开了一种光束整形系统，采用上述的导光管实现光束整形。本发明提出的导光管的入射端面较大，因此无需对导光光束进行高精度调节即可高效耦合进导光管内；其通过全反射原理对光束进行传导整形，因此适用范围广、无需定制和使用成本低；光束整形系统可应用于多个半导体激光器模块的耦合输出，且输出光斑近似圆形。

技术领域

本发明属于光束整形领域，更具体地涉及一种导光管及应用其的光束整形系统。

背景技术

半导体激光器(LD)通常由多个半导体激光发光单元通过一维阵列(bar)或多维阵列(stack)叠加而成。每个bar条由十几或几十个发光单元组成，bar条的长度一般为10mm。发光区域在快轴方向仅有1μm，慢轴方向上发光尺寸为100μm，发光点在空间分布上较稀疏，输出光能量不集中。而且其发出的激光在水平和竖直方向上光束质量相差悬殊。快慢轴两个方向有较大的且不对称的发散角，快轴方向为基模高斯分布，光束接近衍射极限(M²＝1)，慢轴方向为多模高斯分布，光束质量极差(M²＞1000)。因此，半导体激光阵列远场呈现出的是一组间距较大的平行光斑，不利于光束聚焦。在使用LD时必须采用光束整形方法，解决其光束在快、慢轴两个方向上光束质量不一致和光斑分布不均匀的问题，才能有效的工作。

目前，对高功率半导体激光器的整形方法主要采用微透镜阵列法。该方法如图1所示，以单bar条半导体激光器为例，将光束扭转微透镜阵列架设在经快慢轴准直的半导体激光器前。在未经光束扭转微透镜阵列整形之前，出射的光束在远场以线条形状光斑呈现，在通过光束扭转微透镜阵列后可将每个发光源发出的激光扭转90°，转变成类似正方形的形状。但光束扭转微透镜阵列的参数需与激光器参数匹配才能获得较好的整形效果，因此使用时需要根据具体激光器进行定制，不仅适应性不强而且成本高，再者为实现较好的光束整形效果，光束扭转微透镜阵列需要精确的调节台，且调节精度要求较高，这极大的增加了系统的复杂程度。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的在于提出一种导光管及应用其的光束整形系统，用于解决以上技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本发明公开了一种导光管，该导光管为条状，具有一入射端面和一出射端面，其特征在于，该导光管由依次连接的n个立体结构相对一固定轴扭转而形成，形成的导光管的侧面满足导光光束的全反射条件，其中，n为自然数。

进一步地，上述导光管的入射端面的大小与聚焦到导光管的导光光束的光斑大小相匹配。

进一步地，上述n个立体结构为n个全等、相似或不同的柱体或空心柱体。

进一步地，上述导光管的入射端面和出射端面为圆形或多边形。

进一步地，上述导光管的主体采用对导光光束的吸收率低于2％、损伤阈值高于1000W/mm²的材料。

进一步地，上述导光管的侧面镀有与导光光束的波长相匹配的增反膜，导光管的入射端面和出射端面镀有与导光光束的波长相匹配的增透膜。

进一步地，上述导光管为螺旋结构或弯折结构。

进一步地，上述导光光束为激光光束。

为了达到上述目的，本发明还公开了一种光束整形系统，该光束整形系统采用上述导光管实现光束整形。

本发明提出的导光管及应用其的光束整形系统具有以下有益效果：

1、本发明提出的导光管的耦合入射端面较大，因此无需对导光光束进行高精度调节即可将光束高效耦合进导光管内；