一种高功率半导体激光器合束系统技术方案

本发明专利技术提供了一种高功率半导体激光器合束系统，可以得到均匀性好，单偏振特性的激光光源。该高功率半导体激光器合束系统，包括沿光路依次设置的半导体激光器叠阵、准直透镜组和合束装置；所述合束装置包括一个平行六面棱镜和棱镜组合，平行六面棱镜有两个相邻的侧面面向半导体激光器叠阵出光方向，高度方向上分别对应于半导体激光器叠阵的上半部分、下半部分，使得半导体激光器叠阵上半部分发出的激光光束依次通过棱镜组合和平行六面棱镜后沿原光轴出射，半导体激光器叠阵下半部分发出的激光光束依次经过平行六面棱镜的下端面、上端面进行两次全反射后与半导体激光器叠阵上半部分出射的激光光束相互平行形成插空合束。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种高功率半导体激光器合束系统，可以得到均匀性好，单偏振特性的激光光源。该高功率半导体激光器合束系统，包括沿光路依次设置的半导体激光器叠阵、准直透镜组和合束装置；所述合束装置包括一个平行六面棱镜和棱镜组合，平行六面棱镜有两个相邻的侧面面向半导体激光器叠阵出光方向，高度方向上分别对应于半导体激光器叠阵的上半部分、下半部分，使得半导体激光器叠阵上半部分发出的激光光束依次通过棱镜组合和平行六面棱镜后沿原光轴出射，半导体激光器叠阵下半部分发出的激光光束依次经过平行六面棱镜的下端面、上端面进行两次全反射后与半导体激光器叠阵上半部分出射的激光光束相互平行形成插空合束。【专利说明】一种高功率半导体激光器合束系统
本专利技术属于激光应用领域，具体涉及一种高功率半导体激光器合束系统。
技术介绍
半导体激光器具有体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命长、功耗低的优点，目前已经广泛应用于国民经济的各个领域，但是当前半导体激光器的推广应用受到其光束质量的制约，所以提高半导体激光器的光束质量、亮度和功率为当下重要的研究方向。激光合束技术近年来发展迅速，它是一个改善光束质量、增加输出功率、提高功率密度的过程。激光合束技术在激光加工和高功率光纤耦合产品中已得到广泛应用。目前常用的激光合束方法有偏振合束，波长合束和空间合束。常见的偏振合束装置由1/2玻片和偏振分光棱镜(PBS)组成，一部分激光通过1/2玻片将偏振态由TE变为TM(或TM变为TE)，再与另一部分激光进行合束。由于半导体激光器的激光光源偏振度约为90%,若米用偏振合束,光能损失较大,仅适用于快轴方向的合束,且输出光为混合偏振光，不能再次与其他光源进行偏振合束；当使用半导体激光叠阵作为光源时，输出光斑仍保留bar与bar之间的发光死区，均匀度较差。波长合束是不同波长的激光进行合束，但是在要求激光具有单一波长的场合无法应用，使其在应用领域具有局限性。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种高功率半导体激光器合束系统，可以得到均匀性好，单偏振特性的激光光源。方案如下:该高功率半导体激光器合束系统，包括沿光路依次设置的半导体激光器叠阵、准直透镜组和合束装置，所述的半导体激光器叠阵由若干个半导体激光单元堆叠组成，根据堆叠高度等分为上半部分和下半部分；所述合束装置包括一个平行六面棱镜和棱镜组合，平行六面棱镜有两个相邻的侧面面向半导体激光器叠阵出光方向，高度方向上分别对应于所述半导体激光器叠阵的上半部分、下半部分，其中平行六面棱镜下半部分的侧面与所述出光方向垂直；所述棱镜组合包括若干个小棱镜，小棱镜数量为半导体激光器叠阵的激光单元数量的一半，小棱镜的出光面均与平行六面棱镜上半部分的侧面紧密贴合，入光面均与所述出光方向垂直，若干个棱镜在高度方向上的位置分别对应于半导体激光器叠阵的上半部分的各个半导体激光单元，使得半导体激光器叠阵上半部分发出的激光光束依次通过棱镜组合和平行六面棱镜后沿原光轴出射，半导体激光器叠阵下半部分发出的激光光束依次经过平行六面棱镜的下端面、上端面进行两次全反射后与半导体激光器叠阵上半部分出射的激光光束相互平行形成插空合束。基于上述基本方案，本专利技术还做如下优化限定和改进:平行六面棱镜相邻两个侧面的锐角夹角a Sarcsm —； \η)若半导体激光器叠阵由偶数个半导体激光器单元组成，则平行六面棱镜的厚度t和宽度L满足:【权利要求】1.一种高功率半导体激光器合束系统，其特征在于:包括沿光路依次设置的半导体激光器叠阵、准直透镜组和合束装置，所述的半导体激光器叠阵由若干个半导体激光单元堆叠组成，根据堆叠高度等分为上半部分和下半部分；所述合束装置包括一个平行六面棱镜和棱镜组合，平行六面棱镜有两个相邻的侧面面向半导体激光器叠阵出光方向，高度方向上分别对应于所述半导体激光器叠阵的上半部分、下半部分，其中平行六面棱镜下半部分的侧面与所述出光方向垂直；所述棱镜组合包括若干个小棱镜，小棱镜数量为半导体激光器叠阵的激光单元数量的一半，小棱镜的出光面均与平行六面棱镜上半部分的侧面紧密贴合，入光面均与所述出光方向垂直，若干个棱镜在高度方向上的位置分别对应于半导体激光器叠阵的上半部分的各个半导体激光单元，使得半导体激光器叠阵上半部分发出的激光光束依次通过棱镜组合和平行六面棱镜后沿原光轴出射，半导体激光器叠阵下半部分发出的激光光束依次经过平行六面棱镜的下端面、上端面进行两次全反射后与半导体激光器叠阵上半部分出射的激光光束相互平行形成插空合束。2.根据权利要求1所述的高功率半导体激光器合束系统，其特征在于:平行六面棱镜相邻两个侧面的锐角夹角a ≥a rcsin (1/n) 半导体激光器叠阵由偶数个半导体激光器单元组成，则平行六面棱镜的厚度t和宽度L满足: 3.根据权利要求1所述的高功率半导体激光器合束系统，其特征在于:所述棱镜组合中的小棱镜采用三棱镜，各个小棱镜等间距放置，满足以下关系: 4.根据权利要求1所述的高功率半导体激光器合束系统，其特征在于:所述半导体激光单元为焊接在热沉上的半导体激光器芯片，所述的半导体激光器芯片为一个单管芯片、微型巴条或者巴条，或者为多个单管芯片、微型巴条或者巴条。5.根据权利要求1所述的高功率半导体激光器合束系统，其特征在于:所述准直透镜组包括快轴准直透镜和慢轴准直阵列，其中，快轴准直透镜为准直D型非球面透镜，慢轴准直阵列为单阵列柱面透镜。6.根据权利要求1所述的高功率半导体激光器合束系统，其特征在于:所述平行六面棱镜的材料为玻璃，入射 面和出射面均镀增透膜。【文档编号】G02B27/10GK103944067SQ201410195845【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日 【专利技术者】蔡磊, 刘兴胜, 杨凯, 王警卫 申请人:西安炬光科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率半导体激光器合束系统，其特征在于：包括沿光路依次设置的半导体激光器叠阵、准直透镜组和合束装置，所述的半导体激光器叠阵由若干个半导体激光单元堆叠组成，根据堆叠高度等分为上半部分和下半部分；所述合束装置包括一个平行六面棱镜和棱镜组合，平行六面棱镜有两个相邻的侧面面向半导体激光器叠阵出光方向，高度方向上分别对应于所述半导体激光器叠阵的上半部分、下半部分，其中平行六面棱镜下半部分的侧面与所述出光方向垂直；所述棱镜组合包括若干个小棱镜，小棱镜数量为半导体激光器叠阵的激光单元数量的一半，小棱镜的出光面均与平行六面棱镜上半部分的侧面紧密贴合，入光面均与所述出光方向垂直，若干个棱镜在高度方向上的位置分别对应于半导体激光器叠阵的上半部分的各个半导体激光单元，使得半导体激光器叠阵上半部分发出的激光光束依次通过棱镜组合和平行六面棱镜后沿原光轴出射，半导体激光器叠阵下半部分发出的激光光束依次经过平行六面棱镜的下端面、上端面进行两次全反射后与半导体激光器叠阵上半部分出射的激光光束相互平行形成插空合束。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡磊，刘兴胜，杨凯，王警卫，
申请(专利权)人：西安炬光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61