一种合束半导体激光装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术阐述了一种合束半导体激光装置，所述合束半导体激光装置包括：多个发光单元，多个发光单元呈阵列设置，用于发射激光；多个光学准直系统，每个光学准直系统均对应设置于一个发光单元的出光侧，用于对发光单元发出的激光进行准直；多个体布拉格光栅，每个体布拉格光栅均对应设置于一个光学准直系统的出光侧，用于发光单元发出的激光的波长进行锁定；多个合束元件，每个合束元件均对应设置于一个体布拉格光栅的出光侧，将每个发光单元出射的激光进行合束；一聚焦透镜，设置于多个合束元件的出光侧，对多个合束元件导出的激光进行聚焦；一输出光纤，设置于聚焦透镜的出光侧，用于对聚焦后的激光进行耦合输出。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光器领域，尤其是一种波长锁定的高功率合束半导体激光装置。
技术介绍
半导体激光器由于其高的转化效率，合适的功率水平，好的光谱范围特性，因此广泛应用于材料处理，医疗，军事等领域。但是由于半导体激光器受限于其波导增益结构，单单管的出光功率只能到几瓦到几十瓦，单巴条的出光功率也只能到几十到几百瓦。为了提高半导体激光器的功率和亮度，不可避免的得使用准直、合束技术。另外半导体激光器本身具有的某些固有性质，也限制了其的应用与发展。例如：在基于半导体激光器泵浦的激光器领域，增益介质在某些特定波长吸收转化效率高，而半导体激光器的光谱宽度很宽(2nm以上)，这一定程度上限制了整个激光器系统的转化效率。除上述问题以外，制约半导体激光器应用的因素还有半导体激光器的光谱会随着温度和电流的变化发生漂移现象，迁移率一般分别在0.3nm/K和1nm/A左右。针对上述问题，普遍采用插入光栅与半导体激光单管构成外腔反馈式激光器来稳定波长，起到压窄线宽，降低温度和电流漂移的作用。如Boris等在专利US2014/002964 A1中公开了一种技术方案：半导体激光二极管呈阵列式排布，沿着出光方向排列光学准直系统对出射光进行准直。该技术方案只用一块体布拉格光栅对所有激光二极管出射的经过准直的激光进行波长锁定。使用一块体布拉格光栅的技术方案能够输出高亮度并且波长稳定的激光。但由于体布拉格光栅的接收角很小，因此此技术方案对每个发光单元对应的准直透镜以及反射棱镜的调节一致性要求很高，除此以外，受限于一块体布拉格光栅只能在特定衍射角下对某一特定波长衍射极大，因此该技术方案只能输出某单一的特定波长的激光，极大限制了此类激光器的应用范围。为了得到多稳定波长的输出，Boris等在专利US2014/002964 A1中也公开了一种使用一整块啁啾体布拉格光栅对每个发光单元来筛选各自特定模式，实现多稳定波长的输出，然后合束的技术方案。另外George等在专利US5,691,989中公开了使用一整块体布拉格光栅实现多稳定波长的输出，合束的技术方案。然而上述的波长锁定技术方案都存在对光栅的加工、调节难度很高等缺点。另外受限于光栅尺寸、技术，此类技术方案也只能对有限的波长进行锁定合束。由此可见，目前现有的技术方案能够输出波长锁定的高功率激光，但是由于每个发光单元形成的反馈激光腔长度不一样，容易造成每个发光单元的反馈和增益不一致，发光单元间容易相互串扰，使得整个激光器可能存在模式不稳定的问题。此外，由于体布拉格光栅只能在特定衍射角下对某一特定波长衍射极大，因此采用一整块体布拉格光栅的技术方案只能输出某单一或有限的特定波长的激光，极大限制了该类激光器的应用范围。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提出一种合束半导体激光装置，避免激光装置的发光单元间容易相互串扰、使得整个激光装置存在模式不稳定等问题，并且该合束半导体激光装置还可以输出多种特定波长锁定的光谱，使其能得到更广泛的应用。根据本技术的一个方面提供一种合束半导体激光装置，所述合束半导体激光装置包括：多个发光单元，所述多个发光单元呈阵列设置，用于发射激光；多个光学准直系统，每个所述光学准直系统均对应设置于一个所述发光单元的出光侧，用于对所述发光单元发出的激光进行准直；多个体布拉格光栅，每个所述体布拉格光栅均对应设置于一个所述光学准直系统的出光侧，用于所述发光单元发出的激光的波长进行锁定；多个合束元件，每个所述合束元件均对应设置于一个所述体布拉格光栅的出光侧，将每个所述发光单元出射的激光进行合束；一聚焦透镜，设置于多个所述合束元件的出光侧，对多个所述合束元件导出的激光进行聚焦；一输出光纤，设置于所述聚焦透镜的出光侧，用于对聚焦后的激光进行耦合输出。优选地，每个所述体布拉格光栅的布拉格波长均在其所对应的一个所述发光单元的激射波长范围内。优选地，所述体布拉格光栅的衍射效率在5-30％之间。优选地，每个所述的发光单元包括一输出端面以及与所述输出端面相对的后端面，所述输出端面镀有增透膜，所述后端面镀有高反膜。优选地，所述发光单元为半导体激光单管、巴条或者激光器。优选地，每个所述光学准直系统均包括：第一准直透镜，接收所述发光单元产生的激光后将其射出；第二准直透镜，接收所述第一准直透镜射出的激光束后，将其射向所述体布拉格光栅。优选地，所述第一准直透镜为快轴准直透镜，所述第二准直透镜为慢轴准直透镜。优选地，每个所述发光单元所在的高度均不相等。优选地，所述多个发光单元在高度方向排列成等间距的高度差。优选地，所述合束半导体激光装置还包括一热沉，所述热沉具有高低不同的多个台阶，每个所述发光单元均设置于一个所述台阶上。优选地，所述合束元件为反射镜。优选地，所述合束元件为45度反射镜，反射率大于99.8％。优选地，每个所述体布拉格光栅的布拉格波长均不相等。优选地，所述合束元件为滤光片，所述滤光片具有特定波段反射和透射的光谱特性，用于波分复用。优选地，所述滤光片为带通滤光片或者光栅。优选地，所述的滤光片可以为密集波分复用或者粗波分复用。本技术实施例揭示了一种合束半导体激光装置，该合束半导体激光装置包括多个发光单元，每个发光单元沿出光方向都对应设有一个光学准直系统以及一个对应的体布拉格光栅，体布拉格光栅设置于光学准直系统出光侧。体布拉格光栅对准直后的光进行波长锁定，其与入光侧的发光单元和光学准直系统构成新的外腔，形成振荡并耦合输出，实现波长锁定的激光输出，同时保证稳定的波长和高功率激光输出。并且该合束半导体激光装置具有结构紧凑、各光学元器件之间调节方便以及功率和波长范围可拓展等优点。此外，发光单元可根据实际需要呈高度台阶分布或具有不同激射波长范围，进而可与体布拉格光栅以及相应的光学元件构成空间合束和波长合束的半导体激光装置，分别实现波长锁定的高功率高亮度激光输出以及多波长锁定的高功率高亮度激光输出。附图说明图1为本技术的第一实施例的合束半导体激光装置的结构示意图；图2为本技术的第一实施例的合束半导体激光装置的发光单元的结构示意图；图3为本技术的第一实施例的合束半导体激光装置输出的激光的光谱图；图4为本技术的第二实施例的合束半导体激光装置的结构示意图；以及图5为本技术的第一实施例的合束半导体激光装置输出的激光的光谱图。具体实施方式依据本技术主旨构思，所述合束半导体激光装置包括：多个发光单元，所述多个发光单元呈阵列设置，用于发射激光；多个光学准直系统，每个所述光学准直系统均对应设置于一个所述发光单元的出光侧，用于对所述发光单元发出的激光进行准直；多个体布拉格光栅，每个所述体布拉格光栅均对应设置于一个所述光学准直系统的出光侧，用于所述发光单元发出的激光的波长进行锁定；多个合束元件，每个所述合束元件均对应设置于一个所述体布拉格光栅的出光侧，将每个所述发光单元出射的激光进行合束；一聚焦透镜，设置于多个所述合束元件的出光侧，对多个所述合束元件导出的激光进行聚焦；一输出光纤，设置于所述聚焦透镜的出光侧，用于对聚焦后的激光进行耦合输出。下面结合附图和实施例对本技术的
技术实现思路
进行进一步地说明。第一实施例请一并参见图1至图3，图1示出了本技术的第一实施例的合束半导体激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合束半导体激光装置，其特征在于，所述合束半导体激光装置包括：多个发光单元，所述多个发光单元呈阵列设置，用于发射激光；多个光学准直系统，每个所述光学准直系统均对应设置于一个所述发光单元的出光侧，用于对所述发光单元发出的激光进行准直；多个体布拉格光栅，每个所述体布拉格光栅均对应设置于一个所述光学准直系统的出光侧，用于所述发光单元发出的激光的波长进行锁定；多个合束元件，每个所述合束元件均对应设置于一个所述体布拉格光栅的出光侧，将每个所述发光单元出射的激光进行合束；一聚焦透镜，设置于多个所述合束元件的出光侧，对多个所述合束元件导出的激光进行聚焦；一输出光纤，设置于所述聚焦透镜的出光侧，用于对聚焦后的激光进行耦合输出。

【技术特征摘要】
1.一种合束半导体激光装置，其特征在于，所述合束半导体激光装置包括：多个发光单元，所述多个发光单元呈阵列设置，用于发射激光；多个光学准直系统，每个所述光学准直系统均对应设置于一个所述发光单元的出光侧，用于对所述发光单元发出的激光进行准直；多个体布拉格光栅，每个所述体布拉格光栅均对应设置于一个所述光学准直系统的出光侧，用于所述发光单元发出的激光的波长进行锁定；多个合束元件，每个所述合束元件均对应设置于一个所述体布拉格光栅的出光侧，将每个所述发光单元出射的激光进行合束；一聚焦透镜，设置于多个所述合束元件的出光侧，对多个所述合束元件导出的激光进行聚焦；一输出光纤，设置于所述聚焦透镜的出光侧，用于对聚焦后的激光进行耦合输出。2.根据权利要求1所述的合束半导体激光装置，其特征在于，每个所述体布拉格光栅的布拉格波长均在其所对应的一个所述发光单元的激射波长范围内。3.根据权利要求2所述的合束半导体激光装置，其特征在于，所述体布拉格光栅的衍射效率在5-30％之间。4.根据权利要求1所述的合束半导体激光装置，其特征在于，每个所述的发光单元包括一输出端面以及与所述输出端面相对的后端面，所述输出端面镀有增透膜，所述后端面镀有高反膜。5.根据权利要求1所述的合束半导体激光装置，其特征在于，所述发光单元为半导体激光单管、巴条或者激光器。6.根据权利要求1所述的合束半导体激光装置，其特征在于，每个所述光学准直系统均包括：第一准直透镜，接收所述发...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国凯，李大汕，孙晓斌，曾少林，
申请(专利权)人：上海高意激光技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31