[实用新型]半导体激光器光谱合束装置

说明书

本实用新型提供一种半导体激光器光谱合束装置，包括依次排列的半导体激光器阵列、光束整形元件、变换透镜、衍射光栅和输出耦合镜，半导体激光器阵列和衍射光栅分别位于变换透镜的前后焦面；以及一组或多组光路反射元件，位于光束整形元件与变换透镜之间，和/或位于变换透镜与衍射光栅之间；光路反射元件用于反射折叠光束，光束经光路反射元件多次反射后沿其原始传输方向输出，从而极大压缩半导体激光器光谱合束装置的长度和体积，在有限的空间内实现多发光单元的光谱合束。

技术领域

本实用新型涉及激光设备领域，具体地说，涉及一种半导体激光器光谱合束装置。

背景技术

半导体激光器有着成本低，寿命长，体积小，可靠性高等优点，在工业加工，泵浦，医疗，通信等方面都有广泛的应用前景。能否进一步提高半导体激光器的亮度是制约半导体激光器未来发展的一个重要因素。激光光束的亮度由输出功率的大小和光束质量决定，功率越大，光束质量越好，亮度就越高，半导体激光器的应用领域也更加广泛。

合束技术是当前实现高亮度半导体激光器的常用手段，常规合束技术包括光束整形、偏振合束和波长合束等。光束整形通过平衡快慢轴方向的光参数积来提高光束质量，但激光亮度并没有提升；偏振合束通过将两个偏振方向的光合为一束，亮度只能提高到两倍；波长合束受到镀膜技术的限制，合束单元数一般不超过5个，对功率和亮度的提高也有限。

光谱合束是一种新颖的半导体激光器合束技术，通过外腔反馈作用和光栅的色散作用将各个发光单元锁定在不同的波长，从而获得相同的衍射角实现合束。光谱合束的优点在于：一，将多个单管半导体激光器的输出光合束，实现了功率的叠加，同时光束质量能保持为单个发光单元的高光束质量，极大地提高了半导体激光器的亮度；二，若干个发光单元可以共用合束元件，不限制合束单元数量的特点能够大幅降低成本，在应用时有更大的优势。因此，光谱合束技术已经成为大功率半导体激光器领域的一个重要课题。

目前的光谱合束技术中，半导体激光器阵列和衍射光栅分别位于变换透镜的前后焦面处，为了实现较窄的光谱展宽，需要使用焦距较长的变换透镜，整个系统的长度较长，体积较大，空间利用率低，在实际应用中造成极大不便。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种半导体激光器光谱合束装置，解决现有技术中光谱合束装置长度长，体积大，空间利用率低的问题。

本实用新型提供一种半导体激光器光谱合束装置，包括依次排列的半导体激光器阵列、光束整形元件、变换透镜、衍射光栅和输出耦合镜；所述半导体激光器阵列位于所述变换透镜的前焦面，所述变换透镜准直由所述半导体激光器阵列的多个发光单元产生、经所述光束整形元件整形的多束平行光束，并将多束平行光束聚焦至所述衍射光栅；所述衍射光栅位于所述变换透镜的后焦面，多束平行光束经所述衍射光栅以相同角度出射；以及一组或多组光路反射元件，位于所述光束整形元件与所述变换透镜之间，和/或位于所述变换透镜与所述衍射光栅之间，多束平行光束经所述光路反射元件多次反射后沿其原始传输方向输出；所述输出耦合镜为部分反射镜，多束平行光束在所述输出耦合镜和所述半导体激光器之间振荡后形成激光输出。

优选地，上述的半导体激光器光谱合束装置还包括一个或多个反射镜，位于所述衍射光栅和所述输出耦合镜之间，多束平行光束经所述一个或多个反射镜反射后沿与其原始传输方向相反的方向输出。

优选地，上述的半导体激光器光谱合束装置中，所述光路反射元件包括四个反射镜，多束平行光束经第一反射镜反射后沿与其原始传输方向垂直的第一方向入射至第二反射镜，经第二反射镜反射后沿其原始传输方向入射至第三反射镜，经第三反射镜反射后沿与其原始传输方向垂直的第二方向入射至第四反射镜，经第四反射镜反射后沿其原始传输方向输出；所述第一方向和所述第二方向相反，且多束平行光束在第一反射镜和第二反射镜之间的光程与在第三反射镜和第四反射镜之间的光程相等。

优选地，上述的半导体激光器光谱合束装置中，所述半导体激光器阵列的前端面镀增透膜，后腔面镀高反膜。