[发明专利]一种利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置

说明书

本发明提供了一种利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置，包括高度依次增加的阶梯热沉、数组双发光点半导体激光器、数个双焦距准直透镜、数个反射棱镜、偏振合束棱镜和聚焦镜；每组双发光点半导体激光器含有两个发光单元，每个发光单元由一个双焦距准直透镜进行快慢轴同时准直，每组双焦距准直透镜由一个反射镜反射，上述个光学元件均设置于快轴方向高度依次增加的阶梯热沉上，经反射镜反射后进行空间合束，之后再利用偏振合束棱镜实现偏振合束，最后由聚焦镜聚焦耦合至光纤。本发明的有益效果：将多个单管激光器合束，组成半导体激光器光纤耦合模块，尽可能多地增加多单管合束光纤耦合模块的发光单元的数量，能够获得更高效率和更高亮度。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置。

背景技术

近几十年来，大功率半导体激光器被广泛地应用到激光材料加工、激光信息处理、激光生物学及医学、激光印刷、通讯、激光化学、激光检测与计量以及国防安全等方面。在需求更高功率的情况下，为了保持高光束质量，就必须进行激光合束。

激光合束是将多束单元激光耦合成一束的过程，利用光学元件的折射、反射及衍射效应，为了实现提高输出功率、增加激光亮度的目的。其中，单管半导体激光器相对于激光巴条，散热性好，亮度高、成本低，可靠性好，而且无“smile 效应”，光束质量好，所以光纤耦合模块多采用多单管合束。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供了一种利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置，增加多单管合束光纤耦合模块的发光单元数量，以获得高功率和高亮度的半导体激光器模块。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置，该装置包括了两种结构。

第一种结构，热沉没有成对出现。

该利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置，包括高度依次增加的阶梯热沉、数组双发光点半导体激光器、数个双焦距准直透镜、数个反射棱镜、偏振合束棱镜和聚焦镜；阶梯热沉为在快轴方向高度依次增加的若干层台面，在每一层台面上焊接双发光点半导体激光器,再依次装调双焦距准直透镜、反射棱镜或交叠薄反射镜，在最低层台面上装调聚焦镜；双发光点半导体激光器每组含有两个发光单元，即在慢轴方向排列两个光斑；双焦距准直透镜设置于每个发光单元前，对光束进行快慢轴同时准直；每两个双焦距准直透镜粘贴为一组，对一个双发光点半导体激光器的两个发光单元进行准直；反射镜设置于每组双焦距准直透镜前，与光路传播方向成45°倾斜，对光路进行反射，进行空间合束。

进一步地，阶梯热沉上焊接双发光点半导体激光器,再依次装调双焦距准直透镜和反射棱镜，阶梯热沉分两个，朝向相互垂直。

当有两个热沉垂直布置时，偏振合束棱镜设置于两组合束光路交点处，以实现偏振合束。

进一步地，半波片，设置于其中一个阶梯热沉前方，在偏振合束镜面向其中一组光路的面上粘贴半波片，接收阶梯热沉上反射棱镜的反射激光，使反射激光的偏振态旋转。

进一步地，聚焦镜设置于偏振合束镜前，使光束聚焦耦合至光纤。

进一步地，双发光点半导体激光器包括半导体激光芯片和热沉两个部分，激光芯片每个有两个发光单元，两个发光单元的边缘间隔为0.1mm。

进一步地，双焦距准直透镜材料为S-TIH53，前端面为双锥面，快慢轴方向有不同的曲率半径；后端面为凸面镜，在慢轴方向有曲率，以对慢轴光束进行二次准直；每两个双焦距准直透镜为一组，对一个双发光点半导体激光器的两个发光单元进行准直,焦距为0.1mm。

进一步地，反射镜镀高反膜，设置于每组双焦距准直透镜前，与光路传播方向成45°倾斜，对光路进行反射，进行空间合束。

进一步地，聚焦镜为非球面透镜，设置于偏振合束镜前，使光束聚焦耦合至光纤。