一种等效于单发光单元输出的半导体激光器的结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种等效于单发光单元输出的半导体激光器的结构，属于半导体激光器合束技术领域，包括多个芯片，所述多个芯片或芯片的镜像排列在与激光传输方向垂直的一个平面上，多个芯片依次经过准直镜、合束镜和柱面镜，所述多个芯片利用准直镜在快轴方向上进行准直，多个芯片利用合束镜对准直后的光束在快轴方向上进行密集排列，多个芯片利用柱面镜对合束后的光束进行发散处理形成发散光束，光束反向延长线会聚成一个芯片的像，等效于所有光束从一个芯片发出，即所说的等效于单发光单元输出。利用柱面镜主面到芯片发光面的距离等于柱面镜的有效焦距，通过简单的光学成像放大系统，形成强度均匀分布的光斑，适用于需要均匀光斑的应用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种等效于单发光单元输出的半导体激光器的结构
本技术属于半导体激光器合束
，具体地涉及一种等效于单发光单元输出的半导体激光器的结构。
技术介绍
当前半导体激光器的技术方案，最典型的是：(1)光纤耦合输出的半导体激光器，它使用了多个激光器芯片或芯片阵列，每个芯片或芯片阵列的激光经过光学准直、合束(密排合束或偏振合束或光谱合束)、光纤耦合，然后从一根光纤输出。其存在的缺点，首先是半导体激光器本身及其输出光纤的盘绕需占体积；(2)开放式单发光点芯片封装成的半导体激光器，它的缺点是功率不够高，不能满足更高的功率需求；(3)开放式巴条封装的半导体激光器，芯片巴条上有多个发光点，发光点之间有间隔，这种激光器的不足之处是激光的源点分散，光束质量较差；(3)利用偏振合束的激光器，对偏振方向互相垂直的两束光进行偏振合束，它的缺点只能对两束光进行合束，不能达至较大的功率合成，且由于偏振度的原因，偏振合束会造成功率损失。
技术实现思路
本技术的目的在于：为了克服上述的缺点，把多个芯片发出的激光，经过光学整形、合束等处理方法以后，形成的激光输出，这种激光输出从远场来看，相当于从一个芯片发出,这里的关键点是各芯片的光束在快轴方向准直密排后，在准直密排的方向用一个柱面镜进行发散，对柱面镜的放置位置有要求，要求是柱面镜主面到芯片发光面的距离等于柱面镜的有效焦距。本技术采用的技术方案如下：一种等效于单发光单元输出的半导体激光器的结构，包括多个芯片，所述多个芯片或芯片的镜像排列在与激光传输方向垂直的一个平面上，所述多个芯片依次经过准直镜、合束镜和柱面镜，所述多个芯片利用准直镜在快轴方向上进行准直，多个芯片利用合束镜对准直后的光束在快轴方向上进行密集排列，多个芯片利用柱面镜对合束后的光束进行发散处理形成发散光束，光束反向延长线会聚成一个芯片的像，等效于所有光束从一个芯片发出，即所说的等效于单发光单元输出。一种等效于单发光单元输出的半导体激光器的结构，包括多个台阶芯片和多级散热台阶，所述多个芯片设置在多级散热台阶，所述多个台阶芯片依次经过有第二微透镜、第一反射镜和第一柱面镜，各个台阶芯片经第二微透镜进行快轴方向上的光学准直，经过第一反射镜反射，使各光束紧密排列组束，再经过一个第一柱面镜折射发散。本技术的进一步优选，所述第一柱面镜主面到各个台阶芯片发光面的距离等于第一柱面镜的有效焦距。本技术的进一步优选，所述各个台阶芯片光束在合束前的传输距离相同。一种等效于单发光单元输出的半导体激光器的结构，包括安装在散热器上的芯片阵列，芯片阵列由多个芯片阵列而成，芯片阵列依次经过有快轴准直镜、光束转向微透镜阵列和第二柱面镜，芯片阵列发出的激光经过快轴准直静准直，再经过一体化的光束转向微透镜阵列，在快轴方向上形成整齐排列，再经过一个柱面镜折射发散。本技术的进一步优选，所述第二柱面镜主面到芯片阵列发光面的距离等于第二柱面镜的有效焦距。本技术的进一步优选，所述第一柱面镜和第二柱面镜的放置位置处满足快轴方向的光束总宽度等于慢轴方向的光束宽度，则输出光束实现尺寸1：1的方光斑。本技术的进一步优选，所述第一柱面镜和第二柱面镜的曲面包括普通圆柱面和非圆柱面。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：1.本技术对多个芯片的光束进行整形、合束和折射后，实现了一种发散光束输出，逆着输出光束来看，等效于单芯片光束性状的前提下实现功率培增，总功率等于所有芯片功率的累加，光束等效于从单个芯片发出，这里的关键点是各芯片的光束在快轴方向准直密排后，在准直密排的方向用一个柱面镜进行发散，对柱面镜的放置位置有要求，要求是柱面镜主面到芯片发光面的距离等于柱面镜的有效焦距，通过简单的光学成像放大系统，形成强度均匀分布的光斑，适用于需要均匀光斑的应用场景，比如分别经过快轴和慢轴方向的一定比例的成象放大，可以输出光强均匀分布的线光斑或都面光斑，这样的光学输出，在照明、检测、泵浦等领域有广泛的应用。2.本技术结构设计简单，简单实用，部件少，成本低。附图说明本技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本技术的处理方法的光束传播快轴方向上的结构示意图；图2是本技术的处理方法的光束传播慢轴方向上的结构示意图；图3是本技术的包括多个台阶芯片的光束传播快轴方向上的结构示意图；图4是本技术的包括多个台阶芯片的光束传播慢轴方向上的结构示意图；图5是本技术的芯片阵列的光束传播快轴方向上的结构示意图；图6是本技术的芯片阵列的光束传播慢轴方向上的结构示意图。附图标记：1-台阶芯片，2-散热台阶，3-第一反射镜，4-第一柱面镜，5-芯片阵列，6-光束转向微透镜阵列，7-第二柱面镜。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术，即所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。下面结合图1-6对本技术作详细说明。实施案例一：一种等效于单发光单元输出的半导体激光器的结构，包括多个芯片，多个芯片或芯片的镜像排列在与激光传输方向垂直的一个平面上，多个芯片依次经过准直镜、合束镜和柱面镜，多个芯片利用准直镜在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等效于单发光单元输出的半导体激光器的结构，包括多个台阶芯片(1)和多级散热台阶(2)，所述多个芯片设置在多级散热台阶(2)，其特征在于，所述多个台阶芯片(1)依次经过有第二微透镜、第一反射镜(3)和第一柱面镜(4)，各个台阶芯片(1)经微透镜进行快轴方向上的光学准直，经过第一反射镜(3)反射，使各光束紧密排列组束，再经过一个第一柱面镜(4)折射发散。/n

【技术特征摘要】
1.一种等效于单发光单元输出的半导体激光器的结构，包括多个台阶芯片(1)和多级散热台阶(2)，所述多个芯片设置在多级散热台阶(2)，其特征在于，所述多个台阶芯片(1)依次经过有第二微透镜、第一反射镜(3)和第一柱面镜(4)，各个台阶芯片(1)经微透镜进行快轴方向上的光学准直，经过第一反射镜(3)反射，使各光束紧密排列组束，再经过一个第一柱面镜(4)折射发散。


2.根据权利要求1所述的等效于单发光单元输出的半导体激光器的结构，其特征在于，所述第一柱面镜(4)主面到各个台阶芯片(1)发光面的距离等于第一柱面镜(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张邦清，蔡万绍，
申请(专利权)人：深圳活力激光技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44