高功率半导体激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种高功率半导体激光器，包括激光源、第一光学装置以及合束装置，激光源包括多个激光线阵，每一个激光线阵上设置有多个发光点；第一光学装置将激光源发出的激光束在快轴方向准直，以使得每一个激光线阵发出的多个激光束组合形成一个片状的第一激光面；合束装置将第一光学装置射出的多个第一激光面叠加形成一个片状的叠加激光面。多个激光线阵发出的激光通过合束装置叠加，可以输出高功率的激光，可以用于激光加工、激光雕刻等。叠加激光面的光强度随加工件远近距离的变化很小，可以对异形面进行加工，而且可以远距离加工。

【技术实现步骤摘要】
高功率半导体激光器
本专利技术涉及光学系统
，特别是涉及一种高功率半导体激光器。
技术介绍
激光加工相比传统的加工方法而言，有许多显著的优点。使用激光对工件进行加工时，不需要跟工件接触，没有“刀具”磨损，加工速度快，对工件的热影响小，加工方式灵活，可加工多种材料，加工质量好。因此，激光加工技术被称为“未来制造业的共同加工手段”。近些年来，高功率半导体激光器发展迅速，其应用在焊接、表面处理等方面已经很成熟。目前，高功率半导体激光器发出的激光照射到工件表面后是一个聚焦点或聚焦线，受焦深影响，在激光加工方面一直无法实现对工件的曲折异形面(曲折异形面上前后两个加工位置相对于高功率半导体激光器的距离不同)的加工。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种高功率半导体激光器，其发出的激光照射到工件表面为非聚焦线光斑，从而可以对曲折异形面加工。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种高功率半导体激光器，包括：激光源，所述激光源包括在第一方向排布的多个激光线阵，其中，每一个所述激光线阵上设置有在第二方向排布的多个发光点，每一个所述发光点用于发出一激光束，所述第二方向垂直于所述第一方向，另外，每一个所述激光束的快轴方向与所述第一方向一致，每一个所述激光束的慢轴方向与所述第二方向一致；第一光学装置，设置于所述激光源的出光侧，用于将所述激光源发出的每一个所述激光束在快轴方向准直，以使得每一个所述激光线阵发出的多个所述激光束组合形成一个片状的第一激光面；合束装置，设置于所述第一光学装置的出光侧，用于将所述第一光学装置射出的多个所述第一激光面叠加形成一个片状的叠加激光面。进一步地，每一个所述激光线阵发出的多个所述激光束波长均相同，多个所述激光线阵发出的所述激光束的波长在所述第一方向递减或递增；所述合束装置包括多个光学元件，多个所述光学元件设置于所述第一光学装置的出光侧，且与多个所述第一激光面一一对应；每一个所述光学元件均用于反射其所对应的所述第一激光面，并且在存在具有更大波长的其它所述第一激光面时，透射其它所述第一激光面，或者，每一个所述光学元件均用于反射其所对应的所述第一激光面，并且在存在具有更小波长的其它所述第一激光面时，透射其它所述第一激光面。进一步地，在所述合束装置出光的反方向，位于末端的所述光学元件为反射镜，其余所述光学元件为光栅，所述光栅具有在预定波段反射和透射的光谱特性。进一步地，所述光栅的光束透过率和反射率均大于等于90％。进一步地，还包括：多个体布拉格光栅，设置于所述第一光学装置和所述合束装置之间，且多个所述体布拉格光栅与多个所述第一激光面一一对应，每一个所述体布拉格光栅均用于将其所对应的所述第一激光面的波长进行锁定，形成第二激光面；所述合束装置用于将多个所述体布拉格光栅射出的多个所述第二激光面叠加，形成一个片状的所述叠加激光面。进一步地，每一个所述光学元件与其所对应的所述第一激光面的夹角均为45度±10度。进一步地，每一个所述光学元件与其所对应的所述第一激光面的夹角均为45度。进一步地，所述第一光学装置包括多个快轴准直透镜，多个所述快轴准直透镜设置于多个所述激光线阵的出光侧，且与多个所述激光线阵一一对应，每一个所述快轴准直透镜均用于将其所对应的所述激光线阵发出的多个所述激光束在快轴方向准直，以使得每一个所述激光线阵发出的多个所述激光束组合形成一个片状的第一激光面。进一步地，还包括：第二光学装置，设置于所述第一光学装置和所述合束装置之间，用于改变所述第一光学装置射出的每一个所述第一激光面中每一个所述激光束在慢轴方向的发散角。进一步地，还包括：第三光学装置，设置于所述合束装置的出光侧，用于将所述合束装置射出的所述叠加激光面在快轴方向汇聚。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术中设置了多个激光线阵，每一个激光线阵发出的多个激光束经第一光学装置在快轴准直后组合形成片状的第一激光面，合束装置将第一光学装置射出的多个第一激光面叠加形成一个片状的叠加激光面，叠加激光面射到待加工表面形成非聚焦线光斑，叠加激光面的光强度随加工件远近距离的变化很小，可以对异形面进行加工，而且可以远距离加工。多个激光线阵发出的激光通过合束装置叠加，可以输出高功率的激光，功率可达千瓦。与一般激光打标线不同，本申请高功率半导体激光器发出的叠加激光面功率极高，可以用于激光加工、激光雕刻等。叠加激光面的强度(激光刀片的锋利程度)可通过激光线阵所加电压调节，功率越大，叠加激光面的强度越强(激光刀片越锋利)。利用第一光学装置对每个激光线阵发出的多个激光束的快轴进行准直，不需要对慢轴进行准直，使光斑不需要整形。多个激光线阵在第一方向排布，每一个激光线阵发出的多个激光束在第二方向排布，且第二方向垂直于第一方向，可以使得激光源结构紧凑。另外，多个激光线阵发出的激光的中心波长不同，经合束装置叠加后，叠加后的激光(叠加激光面)为混频光，不需要经过其它色散光学件。这减少了光学件数量，使得光路更简单。附图说明图1是本申请实施例一提供的高功率半导体激光器的结构示意图；图2是图1中高功率半导体激光器的俯视图；图3是本申请实施例二提供的高功率半导体激光器的结构示意图；图4是本申请实施例三提供的高功率半导体激光器的结构示意图；图5是图4中高功率半导体激光器的俯视图；图6是本申请实施例四提供的高功率半导体激光器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。图1是本申请实施例一提供的高功率半导体激光器的结构示意图，图2是图1中高功率半导体激光器的俯视图。如图1和图2所示，本申请实施例一提供的高功率半导体激光器1000包括激光源100、第一光学装置200和合束装置300。激光源100包括在X向排布的A个激光线阵(巴条)101-1…101-A，A为大于1的整数。每个激光线阵101本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高功率半导体激光器，其特征在于，包括：/n激光源，所述激光源包括在第一方向排布的多个激光线阵，其中，每一个所述激光线阵上设置有在第二方向排布的多个发光点，每一个所述发光点用于发出一激光束，所述第二方向垂直于所述第一方向，另外，每一个所述激光束的快轴方向与所述第一方向一致，每一个所述激光束的慢轴方向与所述第二方向一致；/n第一光学装置，设置于所述激光源的出光侧，用于将所述激光源发出的每一个所述激光束在快轴方向准直，以使得每一个所述激光线阵发出的多个所述激光束组合形成一个片状的第一激光面；/n合束装置，设置于所述第一光学装置的出光侧，用于将所述第一光学装置射出的多个所述第一激光面叠加形成一个片状的叠加激光面。/n

【技术特征摘要】
1.一种高功率半导体激光器，其特征在于，包括：
激光源，所述激光源包括在第一方向排布的多个激光线阵，其中，每一个所述激光线阵上设置有在第二方向排布的多个发光点，每一个所述发光点用于发出一激光束，所述第二方向垂直于所述第一方向，另外，每一个所述激光束的快轴方向与所述第一方向一致，每一个所述激光束的慢轴方向与所述第二方向一致；
第一光学装置，设置于所述激光源的出光侧，用于将所述激光源发出的每一个所述激光束在快轴方向准直，以使得每一个所述激光线阵发出的多个所述激光束组合形成一个片状的第一激光面；
合束装置，设置于所述第一光学装置的出光侧，用于将所述第一光学装置射出的多个所述第一激光面叠加形成一个片状的叠加激光面。


2.根据权利要求1所述的高功率半导体激光器，其特征在于，
每一个所述激光线阵发出的多个所述激光束波长均相同，多个所述激光线阵发出的所述激光束的波长在所述第一方向递减或递增；
所述合束装置包括多个光学元件，多个所述光学元件设置于所述第一光学装置的出光侧，且与多个所述第一激光面一一对应；
每一个所述光学元件均用于反射其所对应的所述第一激光面，并且在存在具有更大波长的其它所述第一激光面时，透射其它所述第一激光面，或者，
每一个所述光学元件均用于反射其所对应的所述第一激光面，并且在存在具有更小波长的其它所述第一激光面时，透射其它所述第一激光面。


3.根据权利要求2所述的高功率半导体激光器，其特征在于，在所述合束装置出光的反方向，位于末端的所述光学元件为反射镜，其余所述光学元件为光栅，所述光栅具有在预定波段反射和透射的光谱特性。


4.根据权利要求3所述的高功率半导体激光器，其...

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