[实用新型]一种多波长高功率半导体激光器

说明书

技术领域

本申请属于激光技术领域，具体地说，涉及一种多波长高功率半导体激光器。

背景技术

半导体激光器具有电光效率高、体积小、寿命长、价格低等优点，在工业、医疗、军事等领域应用的越来越广泛，随着应用需求提升高功率以及高亮度的半导体激光器成为发展趋势。在光纤激光器泵浦应用中，作为激励源其输出功率水平直接限制了光纤激光器输出功率水平，为得到更高功率的激光输出需要高功率的半导体激光器进行激励。

目前实现半导体激光器的高功率输出主要采用两种方式，一种是对多个单芯片输出的激光进行整形聚焦，反射镜结构对传输光路进行偏转，最后聚焦耦合进入光纤，由于采用光路转折将多个芯片输出光偏转到一个平面才能聚焦到光纤输出，限制了芯片个数的进一步增加无法实现更高功率的输出。另一种方法是采用巴条的堆栈结构，经过自由空间光学透镜结构实现光束整形，最后耦合聚焦到光纤输出，采用该方式能得到较高功率的激光输出，但为实现激光尾纤输出其光学整形系统设计复杂，对光学结构的精细度要求极高，增加了激光器设计及调试的难度，同时难以得到高光束质量激光输出，在一定程度上限制了其应用。

实用新型内容

有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种多波长高功率半导体激光器，通过两组不同波长的激光系统经波长合束器实现光的叠加输出，实现高功率、高光束质量激光输出。

为了解决上述技术问题，本申请公开了一种多波长高功率半导体激光器，其包括：具有第一激光芯片的第一激光系统；具有与第一激光芯片不同输出波长的第二激光芯片的第二激光系统；将第一激光系统与第二激光系统输出的光束进行叠加耦合，实现尾纤输出的激光合束系统；以及面向激光合束系统的光纤；其中，第一激光系统与第二激光系统包括分别面向第一激光芯片与第二激光芯片的柱透镜、非球面镜及反射镜；激光合束系统包括接收第一激光系统的第一输出光的全反射镜、面向全反射镜且接收第二激光系统的第二输出光的波长合束器、及非球面聚焦透镜，其中波长合束器将第一输出光与第二输出光进行叠加耦合输出，非球面聚焦透镜将叠加后的光聚焦到光纤端面，实现尾纤输出。

根据本实用新型的一实施方式，其中上述第一激光芯片与第二激光芯片焊接于阶梯热沉，阶梯热沉成阶梯状。

根据本实用新型的一实施方式，其中上述第一激光芯片与第二激光芯片设置为多个，且分别排列于阶梯热沉。

根据本实用新型的一实施方式，其中上述第一激光系统与第二激光系统的柱透镜、非球面镜镀有与第一激光芯片及第二激光芯片出射波长匹配的高透过率膜层。

根据本实用新型的一实施方式，其中上述第一激光系统与第二激光系统的反射镜镀有与第一激光芯片及第二激光芯片出射波长匹配的全反射膜层，且反射镜在阶梯热沉上成预定高度差排列，任一反射镜不遮挡其他反射镜反射光束的传播。

根据本实用新型的一实施方式，其中上述波长合束器由体布拉格光栅结构构成，两束波长不同的激光光斑重叠并呈布拉格共轭角入射到布拉格光栅上，实现两束光的叠加输出。

根据本实用新型的一实施方式，其中上述非球面聚焦透镜对合束后的激光聚焦，且表面镀有第一激光芯片与第二激光芯片出射波长匹配的高透过滤膜层。

根据本实用新型的一实施方式，其中上述光纤为多模光纤，且在光纤端面镀有第一激光芯片及第二激光芯片两种波长的高透过率膜层及相应激射波长的全反膜层。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：

1）采用体布拉格光栅结构的波长合束器进行激光合束，实现两种不同波长的激光的高效率合束，两束激光在合束器实现了光斑的叠加满足高功率激光输出的同时保证高光束质量的激光的合束。

2）采用阶梯结构的热沉作为激光芯片的固定基板，提高芯片散热基板的热容积率的同时，使各个芯片出射的光斑实现一定量的偏移，实现了多激光的匀化输出，提高聚焦光斑的均匀性。

当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型一实施方式的多波长高功率半导体激光器示意图；

图2是图1的激光传输示意图；

图3是本实用新型一实施方式的阶梯热沉示意图；

图4是本实用新型一实施方式的体布拉格光栅合束原理示意图。

附图标记