一种半导体激光模块以及激光杀虫装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例中提供一种半导体激光模块以及激光杀虫装置，采用基于鲍威尔棱镜的光能匀化扩展技术，解决了现有输出线状光斑的半导体激光模块的结构复杂、调装时间长、成本高昂等问题，采用一组快轴准直组件和一组鲍威尔棱镜，将快轴方向呈高斯分布的激光束准直后匀化扩展，获得快轴方向能量分布均匀性高于80％的线状光斑，同时采用填充因子不低于30％的单横模半导体激光阵列，提高慢轴方向的光束质量，增加单元数量，降低单元间距，使得各单元的光斑再空间上均匀叠加，提高慢轴方向的光能量分布均匀性，从而实现光能量分布均匀的带状光斑激光输出，调装时间和成本将显著降低，提高可靠性和成品率，有利于带状光斑输出激光模块的应用推广。块的应用推广。块的应用推广。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光模块以及激光杀虫装置


[0001]本技术涉及激光领域，特别涉及一种半导体激光模块以及激光杀虫装置。

技术介绍

[0002]半导体激光器是利用半导体材料作为工作物质的激光器，具有激光功率高、电光转换效率高、功耗低、体积小、重量轻、可直接电泵浦等优势，在激光加工、激光消杀等领域具有广泛的应用前景。其中，激光消杀是采用高功率半导体激光器模块作为光源的一种物理除虫方法，需要将高功率密度的激光辐照农作物害虫，利用激光的生物热效应破坏或者消融害虫虫体，达到消灭农作物害虫的目的，该方法具有无接触、速度快、功耗低、无农残污染、绿色环保等优势。目前，现有激光杀虫装置主要是依托于计算机(中国专利申请201910727698.X)、自动机械(中国专利申请201910020838.X)或者农业互联网(中国专利申请201620192349.4、202022305560.1)技术的自动化激光杀虫装置，上述装置需要农业互联网、计算机等配套装备，比较适用于植物工厂等设施完善的应用场景，考虑到我国大部分温室大棚的电气化程度不高，需要一种可人工手持操作的小型化激光杀虫装置，为保证提高除虫的工作效率及效果，就对该半导体激光装置的输出光斑形貌和功率密度均匀性提出了较高的要求，其中功率密度均匀的呈线状光斑分布的激光束是一种比较理想的激光消杀工作方式，可以作为自动消杀机械的激光模块或者人工手持消杀光源，适用全自动的植物工厂、现代化温室大棚以及普通大棚等多种应用场景。
[0003]现有的输出线光斑的半导体激光模块主要包括基于复杂透镜组的光纤输出激光模块、基于慢轴准直镜的线光斑激光模块等多种输出线状光斑的半导体激光模块。
[0004]尽管输出线光斑的半导体激光模块在提高输出功率和功率密度方面取得了很大的进步，但是各类型的线光斑半导体激光模块仍存在各种问题。
[0005]基于复杂透镜组的光纤输出激光模块(中国专利申请201921003373.2、202023349208.4)，通常在将半导体激光芯片的激光经过透镜、棱镜以及光纤的光学元件进行聚焦和整形，获得输出线状光斑的光纤耦合半导体激光模块，该系统至少需要5个透镜才能完成激光束的整形，导致系统结构复杂，调装时间长，成本较高。
[0006]基于慢轴准直镜的线光斑激光模块(中国专利申请201610542992.X)，通常采用多个沿快轴方向垂直封装的半导体激光器，通过一组慢轴准直镜对激光束慢轴进行压缩成线状，利用快轴发散角较大(30
°‑
60
°
)的特性，构建线状光斑输出，由于激光器是采用沿快轴方向重叠封装方式，需要进行多次焊接和光路调节，才能获得稳定的线状光斑，但是其结构和工艺十分复杂，体积庞大，成本高昂，不能满足激光消杀领域对小型化光源的需求。
[0007]常规的输出线状光斑的半导体激光模块，一般采用多个激光单管拼接或者复杂耦合光路实现线状光斑激光输出，这就导致模块的结构复杂、调装时间长、成本高昂等问题出现，上述问题严重影响线状光斑输出的半导体激光模块在激光消杀领域的应用前景。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本技术实施例中提供一种半导体激光模块以及激光杀虫装置。
[0009]第一方面，本技术实施例中提供一种半导体激光模块，包括沿X方向依次排布的半导体激光线阵，用于发射所需波长的激光束；
[0010]快轴准直组件，用于对所述激光束进行快轴准直；
[0011]鲍威尔棱镜，用于对准直后的激光束进行整形，使得所述激光束的光斑由近高斯分布整形成近似均匀分布，并增大快轴方向发散角至预设角度及以上；
[0012]模块管壳，用于承载所述半导体激光线阵、所述鲍威尔棱镜和所述快速准直组件并将各组件产生的热量导出散热。
[0013]作为一种可选的方案，所述半导体激光线阵的P面或者N面焊接在所述模块管壳上表面，由所述半导体激光线阵发射的激光束进入到所述快轴准直组件。
[0014]作为一种可选的方案，所述半导体激光线阵沿Z方向依次包括P面波导层、有源层、N面波导层，所述N面波导层与所述模块管壳固定连接。
[0015]作为一种可选的方案，所述半导体激光线阵为单横模半导体激光线阵。
[0016]作为一种可选的方案，所述半导体激光线阵的材料体系为氮化镓GaN或砷化鎵GaAs。
[0017]作为一种可选的方案，所述半导体激光线阵的激光波长为400nm至1100nm。
[0018]作为一种可选的方案，所述快轴准直组件为焦距低于0.5mm的快轴准直镜。
[0019]作为一种可选的方案，所述半导体激光线阵、所述鲍威尔棱镜和所述快速准直组件焊接在所述模块管壳。
[0020]第二方面，本技术实施例中提供一种激光杀虫装置，具有如上述的半导体激光模块。
[0021]本技术实施例中提供一种半导体激光模块以及激光杀虫装置，采用基于鲍威尔棱镜的光能匀化扩展技术，解决了现有输出线状光斑的半导体激光模块的结构复杂、调装时间长、成本高昂等问题，采用一组快轴准直组件和一组鲍威尔棱镜，将快轴方向呈高斯分布的激光束准直后匀化扩展，获得快轴方向能量分布均匀性高于80％的线状光斑，同时采用填充因子不低于30％的单横模半导体激光阵列，提高慢轴方向的光束质量，增加单元数量，降低单元间距，使得各单元的光斑再空间上均匀叠加，提高慢轴方向的光能量分布均匀性，从而实现光能量分布均匀的带状光斑激光输出，调装时间和成本将显著降低，可靠性和成品率将明显改善，更有利于带状光斑输出激光模块的应用推广。
附图说明
[0022]图1为本技术实施例中提供一种半导体激光模块的示意图；
[0023]图2为本技术实施例中提供一种半导体激光模块的侧视图；
[0024]图3为本技术实施例中提供一种半导体激光模块的俯视图；
[0025]图4为本技术实施例中提供一种半导体激光模块的带状光斑输出激光模块光束传输俯视图；
[0026]图5为本技术实施例中提供一种半导体激光模块的光束传输侧视图；
[0027]图6为本技术实施例中提供一种半导体激光模块的光场叠加示意图。
具体实施方式
[0028]为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0029]本技术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，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光模块，其特征在于，包括沿X方向依次排布的半导体激光线阵，用于发射所需波长的激光束；快轴准直组件，用于对所述激光束进行快轴准直；鲍威尔棱镜，用于对准直后的激光束进行整形，使得所述激光束的光斑由近高斯分布整形成近似均匀分布，并增大快轴方向发散角至预设角度及以上；模块管壳，用于承载所述半导体激光线阵、所述鲍威尔棱镜和所述快轴准直组件并将各组件产生的热量导出散热。2.根据权利要求1所述的半导体激光模块，其特征在于，所述半导体激光线阵的P面或者N面焊接在所述模块管壳上表面，由所述半导体激光线阵发射的激光束进入到所述快轴准直组件。3.根据权利要求1所述的半导体激光模块，其特征在于，所述半导体激光线阵沿Z方向依次包括P面波导层、有源层、N面波导层，所述N面波导...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾鹏，张俊，秦莉，梁磊，陈泳屹，王立军，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：新型
国别省市：