一种基于光栅外腔空间合束的蓝光激光器制造技术

本实用新型专利技术属于蓝光半导体激光器领域，公开了一种基于光栅外腔空间合束的蓝光激光器，包括由若干个蓝光激光二极管(1)组成的2路半导体激光阵列；对于任意一个蓝光激光二极管(1)，该蓝光激光器还包括依次沿光路设置的快轴准直镜(2)、光栅(3)、平面反射镜(4)和阶梯镜(5)，能够将同一路半导体激光阵列中的蓝光激光合束成一路合束激光；此外，该蓝光激光器还包括依次沿光路设置的柱面镜(6)、偏振合束棱镜(7)和聚焦镜(8)，用于发生二次合束以得到目标的蓝光合束聚焦激光。利用本实用新型专利技术，能够获得频率和波长稳定、线宽性能优秀、单光功率高的蓝光激光，具有较好的实用意义。具有较好的实用意义。具有较好的实用意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光栅外腔空间合束的蓝光激光器


[0001]本技术属于蓝光半导体激光器领域，尤其是其中的线宽压缩、空间合束技术分支，更具体地，涉及一种基于光栅外腔空间合束的蓝光激光器。

技术介绍

[0002]半导体激光器的分类有许多种标准。按波长分有近红外激光器、中远红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等多种类别。可见光半导体激光器便是其中一个重要的类别。它主要是指输出光波长在可见光范围内(400～700nm)的一类半导体激光器。其中蓝光半导体激光器是指输出波长的范围在400nm
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500nm的半导体激光器。
[0003]实现蓝光半导体激光方法主要有三种。一种是直接发射蓝光的激光二极管，一种是通过LD倍频的蓝色光源，而另一种则是LD泵浦通过非线性光学手段获得的蓝色激光器。早期也曾用氩离子激光器产生蓝光。蓝光半导体激光器与蓝色LED等一样，一般采用GaN类半导体材料。GaN是一种直接带隙半导体，属于III
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V族氮化物材料，这其中还包括InN,A1N以及它们的合金材料1nGaN和A1GaN，这些材料的带隙能量范围为0.6
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6.2eV，通过控制材料中In、Ga、Al的含量，可调控材料的带隙能量大小。同时在GaN底板上层叠GaN类半导体的结晶层，可直接获得蓝光激光。因此目前的蓝光半导体激光器大多为GaN基半导体激光器。
[0004]近年来，随着各种半导体泵浦激光器的快速发展，半导体激光器制造技术以其低价格、长寿命等特点得到了迅速发展。此外，蓝光半导体激光器稳定性高、电光效率高、光谱宽度比全固态蓝光激光器大，减少了散斑，因此，用于大屏幕激光显示的高功率光纤耦合蓝光半导体激光器被研究。高功率蓝光激光器更是广泛应用于激光加工(如铜、金)、医疗、水下通信、激光泵浦等领域。
[0005]但是半导体激光器由于谱线较宽而无法满足对线宽有要求的应用需求,因此从实用性方面考虑：获得线宽较窄,波长稳定的半导体激光器十分必要。采用反射式光栅作为谱线宽度压缩器件，根据Littrow布局下的蓝光激光器,反射式光栅的加入,使得光栅面和准直系统的输出面组成耦合外腔,这在很大程度上改善了蓝光激光的线宽性能，获得频率、波长稳定的蓝光激光。
[0006]同时，一方面，经过光栅压缩线宽后蓝光功率损失较大，另一方面，蓝光半导体激光器的单管发射功率较小、无法满足高功率的激光应用，因此通过激光阵列空间合束的办法，将多束激光合束获得一束高功率蓝光激光在实际中将具有实用意义。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术的目的在于提供一种基于光栅外腔空间合束的蓝光激光器，其中通过光栅外腔空间合束，与现有技术相比能够有效解决蓝光激光二极管功率较低、光束质量较差的问题；利用本技术，能够获得频率和波长稳定、线宽性能优秀、单光功率高的蓝光激光，具有较好的实用意义。
[0008]为实现上述目的，按照本技术，提供了一种基于光栅外腔空间合束的蓝光激
光器，其特征在于，包括2路半导体激光阵列；对于每路半导体激光阵列，均包括若干个蓝光激光二极管(1)，这些蓝光激光二极管(1)的出光口均位于同一条直线上；记该直线为出光口所在直线，则，这2路半导体激光阵列的出光口所在直线相互垂直；
[0009]对于任意一个蓝光激光二极管(1)，该蓝光激光器还包括依次沿光路设置的快轴准直镜(2)、光栅(3)、平面反射镜(4)和阶梯镜(5)；相应的，位于同一路半导体激光阵列内的蓝光激光二极管(1)所出射的蓝光激光，用于依次经过快轴准直镜(2)、光栅(3)、平面反射镜(4)和阶梯镜(5)，并通过这些阶梯镜(5)合束成一路合束激光；
[0010]此外，对于这2路半导体激光阵列对应的2路合束激光，该蓝光激光器还包括依次沿光路设置的柱面镜(6)、偏振合束棱镜(7)和聚焦镜(8)；这2路半导体激光阵列对应的2路合束激光能够分别通过柱面镜(6)，并经过偏振合束棱镜(7)彼此发生二次合束；二次合束得到的合束激光最终能够经过聚焦镜(8)得到目标的蓝光合束聚焦激光。
[0011]作为本技术的进一步优选，在所述聚焦镜(8)的后方还设置有光纤(9)，所述目标的蓝光合束聚焦激光能够通过所述光纤(9)出射。
[0012]作为本技术的进一步优选，每路所述半导体激光阵列包括3～5个所述蓝光激光二极管(1)。
[0013]作为本技术的进一步优选，位于同一路半导体激光阵列内的蓝光激光二极管(1)所出射的蓝光激光，光路均彼此平行设置。
[0014]作为本技术的进一步优选，对于任意一个蓝光激光二极管(1)所出射的蓝光激光，沿其光路设置的所述平面反射镜(4)和所述阶梯镜(5)相互平行。
[0015]通过本技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：
[0016](1)本技术中的蓝光激光阵列利用光栅外腔进行线宽压缩，不仅解决了当前蓝光激光器单色性较差的问题，同时也解决了当前蓝光激光器合束后最后进行线宽压缩功率功率损失较大的问题。
[0017](2)本技术蓝光激光阵列采用阶梯排布进行空间合束，使得单管激光器可以很方便的堆放在快轴方向上，保证了指向准确性和较高的填充因子，极大提高了输出蓝光的功率。
[0018](3)并且，本技术可利用单个阶梯镜对上级输出的长条光优选扩束形成方形光斑；再利用多个阶梯镜方形输出光的重合，可以使得每个激光阵列得以消除死区。这样完成合束，提高输出功率。
[0019](4)本技术基于偏振合束技术，进一步增加系统亮度，提高输出功率。
[0020](5)此外，本技术采用光纤耦合技术，使得输出亮度得到提高，输出能量更加集中。
[0021]综上，本技术中基于光栅外腔空间合束的蓝光激光器，能够使输出蓝光能量更加集中，功率更高，单色性更好。解决了当前蓝光激光二极管功率较低，光束质量较差的问题。另外，此装置不太复杂，技术难度较低，可进行大规模推广，同时，也可将此阵列的输出进一步进行叠阵，以输出更高功率的大功率蓝光激光，应用到更多的领域。
附图说明
[0022]图1为本技术蓝光激光器的整体阵列图。
[0023]图2为本技术偏振合束前的单管光路图。
[0024]图3为本技术蓝光激光快轴准直图。
[0025]图4为本技术的光栅外腔图。
[0026]图5为本技术的阶梯镜图。
[0027]图6为本技术的偏振合束图。
[0028]图7为本技术的光纤耦合图。
[0029]图中各附图标记的含义如下：1为蓝光二极管(即，蓝光激光二极管)，2为快轴准直镜，3为光栅，4为平面反射镜，5为阶梯镜，6为柱面镜，7为偏振合束棱镜，8为聚焦镜，9为光纤。
具体实施方式
[0030]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光栅外腔空间合束的蓝光激光器，其特征在于，包括2路半导体激光阵列；对于每路半导体激光阵列，均包括若干个蓝光激光二极管(1)，这些蓝光激光二极管(1)的出光口均位于同一条直线上；记该直线为出光口所在直线，则，这2路半导体激光阵列的出光口所在直线相互垂直；对于任意一个蓝光激光二极管(1)，该蓝光激光器还包括依次沿光路设置的快轴准直镜(2)、光栅(3)、平面反射镜(4)和阶梯镜(5)；相应的，位于同一路半导体激光阵列内的蓝光激光二极管(1)所出射的蓝光激光，用于依次经过快轴准直镜(2)、光栅(3)、平面反射镜(4)和阶梯镜(5)，并通过这些阶梯镜(5)合束成一路合束激光；此外，对于这2路半导体激光阵列对应的2路合束激光，该蓝光激光器还包括依次沿光路设置的柱面镜(6)、偏振合束棱镜(7)和聚焦镜(8)；这2...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁泽宇，唐飞宇，常耘玮，曾炜家，张丰朝，唐霞辉，方星，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：