本实用新型专利技术公开了一种基于光栅‑外腔的半导体阵列激光整形装置，包括激光器阵列、快轴准直镜、慢轴准直镜、伽利略微透镜阵列、变换透镜、光栅、外腔镜；所述的激光器阵列置于快轴准直镜的后焦面；所述慢轴准直镜连接到快轴准直镜的后焦面；所述的伽利略微透镜阵列位于慢轴准直镜与变换透镜之间，由平凹镜及平凸镜组成；所述平凹镜位于慢轴准直镜的后焦面；所述的变换透镜前焦面连接到快轴准直镜，后焦面连接到光栅；所述外腔镜垂直于光栅衍射的‑1级方向。该装置通过将伽利略式非球面镜与微透镜阵列结合，将微透镜阵列与光栅‑外腔整形结构结合进行激光光束整形，提高整形效率。同时，结构简单，便于调试。
【技术实现步骤摘要】
一种基于光栅-外腔的半导体阵列激光整形装置
本专利技术涉及一种光束整形装置，特别是一种基于光栅-外腔的半导体阵列激光整形装置，属于激光器件领域。
技术介绍
激光亮度高，相关性好，能量大，广泛应用于激光加工领域。半导体激光器具有许多优点，如效率高、可靠性好、体积小、重量轻等，因此在激光加工领域有重要应用。但在实际应用过程中，单个半导体激光器输出的激光能量不能满足实际生产加工需求，而将多个半导体激光器进行组合，形成阵列激光，可提高激光功率，进而应用于生产加工。半导体阵列激光器和单个半导体激光器相比，虽然提高了功率，但光束质量差，能量密度低，限制了其在实际中的应用范围。为了使半导体阵列激光器更好的应用于激光加工，通过光束整形技术对其光束进行整形，改善光束质量是当前有效的解决办法之一。目前，常用的光束整形方法有：双折射透镜法，通过调节透镜的主轴与竖直方向的夹角，使得从透镜组中输出的线偏振光在不同的位置具有不同的偏振态，经检偏后出射光束就被整形为均匀的平顶光束，使用方法灵活方便，可随入射光的改变而改变，适用范围广，但双折射晶体透镜的制作成本高，对于加工水平要求高；非球面折射透镜法，运用互补填平的想法使激光光束中间的高密度能量分散到光束边缘，对光束起补偿作用，实现光束强度的均匀化，能量利用率高，成本低，同时能较好地实现激光光束整形，但非球面镜整形系统参数的设计需大量计算，不利于光学仿真软件进行自动优化设计，并且在实际加工生产中，非球面器件存在加工难度较大的问题；多棱镜阵列法，将阵列激光进行分割，旋转重排，提高了阵列激光的概率密度，达到了改善双数质量的目的，但由于增加了过多的光学面，使得多棱镜阵列的加工及调试难度变大，安装时棱镜少有偏移就会对输出光束产生较大影响；光谱合束法，利用衍射光栅将满足条件的输入光束，在空间中标量叠加，得到高功率输出，有效改善阵列激光的光束质量，其优点是结构相对简单，具有更高的稳定性，且易于实现和控制，其中，光栅-外腔是提高半导体激光光束质量、实现高能量激光输出最有效、最简单的合束技术之一，如专利号为CN104332821A，专利名称为一种基于双光栅外腔反馈的二极管激光光谱合成装置的专利技术专利，利用两个光栅分别对激光光束进行衍射与合束，该方案对激光光源与第一光栅之间的距离、第二光栅与外腔镜之间的距离无严格要求，有效减小了装置空间体积，并且安装调试方便灵活。但光栅-外腔技术所使用的衍射光栅会导致激光光束发生零级衍射，使得合束效率低于衍射光栅最高衍射效率，造成能量损失。同时，在激光光束整形技术中，微透镜阵列的应用成熟，具有结构紧凑，稳定性好，安装和调试比较方便，可同轴使用及透过率高等优点，如专利号为CN107121781A，专利名称为光束整形装置的专利技术专利，它采用了在光路上设置两个透镜阵列，分别对快轴和慢轴方向上的光进行准直，减少了光在慢轴方向上发散引起的损耗，提高了光束能量，但激光光束激光微透镜阵列分割并叠加后，重叠率有所差异，光束能量分布不均衡，需要进一步的调整。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种基于光栅-外腔的半导体阵列激光整形装置，结构简单，同时能够减少激光在整形过程中的能量损耗，提高光束质量。本技术所采用技术方案为：一种基于光栅-外腔的半导体阵列激光整形装置，包括半导体激光器阵列（1）、快轴准直镜（2）、慢轴准直镜（3）、伽利略微透镜阵列（6）、变换透镜（7）、光栅（8）、外腔镜（9），所述半导体激光器阵列（1）中心单元与快轴准直镜（2）中心、慢轴准直镜（3）中心、伽利略微透镜阵列（6）中心、变换透镜（7）中心及光栅（8）中心位于同一条直线上；所述的半导体激光器阵列（1）置于快轴准直镜（2）的前焦面；所述慢轴准直镜（3）置于快轴准直镜（2）的后焦面；所述伽利略微透镜阵列（6）位于慢轴准直镜（3）与变换透镜（7）之间；所述的变换透镜（7）的前焦面连接到快轴准直镜（2），后焦面连接到光栅（8）；所述光栅（8）与变换透镜（7）呈23.5°倾斜；所述外腔镜（9）垂直于光栅（8）衍射的-1级方向；所述的伽利略微透镜阵列（6）由平凹镜（4）及平凸镜（5）组成；所述平凹镜（4）位于慢轴准直镜（3）的后焦面。所述伽利略微透镜阵列（6）为伽利略式非球面透镜，其空间间隔为60mm。所述半导体激光器阵列（1）由9个半导体激光器Bar条组成。所述快轴准直镜（2）为非球面柱透镜，其有效焦距为0.41mm。所述变换透镜（7）为平凸透镜，其焦距为330mm。所述光栅（8）为反射式平面光栅，其刻线密度为2292line/mm。本技术的有益效果为：1.将微透镜阵列与光栅-外腔整形结构相结合，便于调试；2.将伽利略式非球面镜应用于微透镜阵列，提高整形效率。附图说明下面结合附图及实施方式对本技术作进一步说明。图1是本专利技术的结构示意图；图2是伽利略微透镜阵列的结构示意图。其中，1-半导体激光器阵列，2-快轴准直镜，3-慢轴准直镜，4-平凹镜，5-平凸镜，6-伽利略微透镜阵列，7-变换透镜，8-光栅，9-外腔镜。具体实施方式图1中，一种基于光栅-外腔的半导体阵列激光整形装置，包括半导体激光器阵列1、快轴准直镜2、慢轴准直镜3、伽利略微透镜阵列6、变换透镜7、光栅8、外腔镜9。半导体激光器阵列1中心单元与快轴准直镜2中心、慢轴准直镜3中心、伽利略微透镜阵列6中心、变换透镜7中心及光栅8中心位于同一条直线上。所述的半导体激光器阵列1由9个半导体激光器Bar条组成，置于快轴准直镜2的后焦面。所述快轴准直镜2有效焦距为0.41mm。所述慢轴准直镜3连接到快轴准直镜2的后焦面。所述伽利略微透镜阵列6位于慢轴准直镜3与变换透镜7之间，由平凹镜4及平凸镜5组成，所述平凹镜4位于慢轴准直镜3的后焦面；所述平凹镜4距平凸镜5为60mm。所述的变换透镜7的焦距为330mm，前焦面连接到快轴准直镜2，后焦面连接到光栅8。所述光栅8刻线密度为2292line/mm，与变换透镜7呈23.5°倾斜。所述外腔镜9垂直于光栅8衍射的-1级方向。一种基于光栅-外腔的半导体阵列激光整形装置使用过程：半导体阵列激光从半导体激光器阵列1输出，经过快轴准直镜2、慢轴准直镜3进行准直，使快慢轴两个方向的光束质量均衡。伽利略微透镜阵列6将准直后的光束再次分割匀化，变换透镜7将经过分割匀化的子束重叠起来，即可进行激光光束整形。重叠后的光束通过光栅8衍射，最后以相同角度通过外腔镜9，进行激光合束。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光栅‑外腔的半导体阵列激光整形装置，包括半导体激光器阵列（1）、快轴准直镜（2）、慢轴准直镜（3）、伽利略微透镜阵列（6）、变换透镜（7）、光栅（8）、外腔镜（9），所述半导体激光器阵列（1）中心单元与快轴准直镜（2）中心、慢轴准直镜（3）中心、伽利略微透镜阵列（6）中心、变换透镜（7）中心及光栅（8）中心位于同一条直线上；所述的半导体激光器阵列（1）置于快轴准直镜（2）的前焦面；所述慢轴准直镜（3）置于快轴准直镜（2）的后焦面；所述伽利略微透镜阵列（6）位于慢轴准直镜（3）与变换透镜（7）之间；所述的变换透镜（7）的前焦面连接到快轴准直镜（2），后焦面连接到光栅（8）；所述光栅（8）与变换透镜（7）呈23.5°倾斜；所述外腔镜（9）垂直于光栅（8）衍射的‑1级方向；其特征在于，所述的伽利略微透镜阵列（6）由平凹镜（4）及平凸镜（5）组成；所述平凹镜（4）位于慢轴准直镜（3）的后焦面。
【技术特征摘要】
1.一种基于光栅-外腔的半导体阵列激光整形装置，包括半导体激光器阵列（1）、快轴准直镜（2）、慢轴准直镜（3）、伽利略微透镜阵列（6）、变换透镜（7）、光栅（8）、外腔镜（9），所述半导体激光器阵列（1）中心单元与快轴准直镜（2）中心、慢轴准直镜（3）中心、伽利略微透镜阵列（6）中心、变换透镜（7）中心及光栅（8）中心位于同一条直线上；所述的半导体激光器阵列（1）置于快轴准直镜（2）的前焦面；所述慢轴准直镜（3）置于快轴准直镜（2）的后焦面；所述伽利略微透镜阵列（6）位于慢轴准直镜（3）与变换透镜（7）之间；所述的变换透镜（7）的前焦面连接到快轴准直镜（2），后焦面连接到光栅（8）；所述光栅（8）与变换透镜（7）呈23.5°倾斜；所述外腔镜（9）垂直于光栅（8）衍射的-1级方向；其特征在于，所述的伽利略微透镜阵列（6）由平凹镜（4）及平凸镜（5）组...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆秋萍，叶佳慧，黄杰，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33
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