一种线阵半导体激光器的光谱合束装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种线阵半导体激光器的光谱合束装置，包括：沿线阵半导体激光器的光轴依次设置快轴准直镜、慢轴准直镜、第一柱面传输透镜和衍射光栅；衍射光栅的0级衍射光束方向上依次设有第二柱面传输透镜和第一凹面反射镜组、1级衍射光束方向上设有第二凹面反射镜组，衍射光栅的

【技术实现步骤摘要】
一种线阵半导体激光器的光谱合束装置


[0001]本专利技术涉及半导体激光
，具体涉及一种线阵半导体激光器的光谱合束装置。

技术介绍

[0002]半导体激光器具有效率高、体积小、寿命长、波长丰富和可以直接电驱动等诸多优点，但由于受到光束质量以及单个发光单元输出功率限制，通常只能用于其他激光器的泵浦源和对光束质量要求不高的应用领域。
[0003]光束合成技术是获得高功率半导体激光的常用方法，它通常被分为相干合束技术和非相干合束技术两大类。相干合束技术是利用激光的相干性，通过控制各发光单元的相位关系产生相长干涉提高输出光束亮度的一种方法。虽然相干合束技术能有效的改善半导体激光器阵列的光束质量，但是该方法调节精度高、并且容易受外界环境的干扰，难以获得大功率稳定激光输出。非相干合束技术中的光谱合束技术避免了上述缺点，且相对容易实现，是改善半导体激光阵列光束质量，提高亮度的一种有效的方法。
[0004]光谱合束技术利用色散元件，使多路不同波长的激光在近场和远场同时实现空间重叠，合成至单一孔径输出的激光，合束后整体的光束质量和单个发光单元接近，输出功率是单个发光单元的N倍。光谱合束技术分为开环(无输出耦合镜)和闭环(有输出耦合镜)两种结构，二者主要的区别是各个发光单元波长的锁定方式不同。与闭环光谱合束结构相比，开环光谱合束结构利用光栅的0级衍射光束实现发光单元的反馈锁定，避免了0级衍射光束的转储和浪费，能够很好的解决闭环结构所采用的
‑
1级衍射光束反馈腔中功率损耗、合束效率低等问题。
>[0005]开环光谱合束结构虽然能够较好的减少功率损耗，但是由于光栅的0级衍射效率较低，当半导体阵列存在明显的“smile”效应时，由于反馈回各发光单元光束的位置偏差的影响，各发光单元难以同时获得足够的反馈光束，导致只能部分发光单元实现波长锁定、输出光束质量较差等问题，严重时甚至无法实现光谱合束。而“smile”效应是半导体阵列封装过程中不可避免的固有问题，极大限制了开环光谱合束结构的应用。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种线阵半导体激光器的光谱合束装置，其利用分离凹面反射镜的角度调节及会聚作用可实现开环光谱合束结构的有效外腔反馈及稳定的波长锁定，可克服“simle”效应对开环光谱合束波长锁定的不利影响，为常规商用半导体激光阵列提供一种实现稳定开环光谱合束的新方案。
[0007]本专利技术公开了一种线阵半导体激光器的光谱合束装置，包括：线阵半导体激光器以及沿线阵半导体激光器的光轴依次设置快轴准直镜、慢轴准直镜、第一柱面传输透镜和衍射光栅；所述衍射光栅的0级衍射光束方向上依次设有第二柱面传输透镜和第一凹面反射镜组、1级衍射光束方向上设有第二凹面反射镜组，所述衍射光栅的
‑
1级衍射光作为输出
光；其中，所述第一凹面反射镜组和第二凹面反射镜组可调节角度。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述线阵半导体激光器和衍射光栅设置在所述第一柱面传输透镜的焦平面上，所述第一凹面反射镜组和衍射光栅设置在所述第二柱面传输透镜的焦平面上。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述第一柱面传输透镜和第二柱面传输透镜的通光面均镀增透膜，透过率≥99％；所述第一柱面传输透镜和第二柱面传输透镜的焦距f相同，组成4f远焦望远镜系统；所述第一柱面传输透镜将线阵半导体激光器上各发光单元发出的光束叠加到衍射光栅上，所述第二柱面传输透镜将反馈光束叠加到衍射光栅上。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述第一凹面反射镜组和第二凹面反射镜组上镀高反膜，反射率>99％；所述第一凹面反射镜组和第二凹面反射镜组分别以垂直于光栅的0级衍射光束方向和1级衍射光束方向进行放置，分别对入射其上的衍射光束进行反射，反馈回所述线阵半导体激光器以形成外腔波长锁定。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述第一凹面反射镜组和第二凹面反射镜组均包括两个分离的凹面反射镜，两个分离的凹面反射镜是一块凹面反射镜从中心沿线阵半导体激光器的快轴方向分离而得，并紧密靠近放置；两个分离的凹面反射镜根据线阵半导体激光器的“smile”效应分别调节角度，使反馈光回到线阵半导体激光器相对应的发光单元以形成有效反馈。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述第一凹面反射镜组的曲面沿线阵半导体激光器的快轴方向，对快轴方向的发散光束进行会聚，使光束反馈回原发光单元，提高反馈效率，使发光单元达到稳定的波长锁定。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述的线阵半导体激光器的前腔面镀增透膜，透过率≥99％，以减少内腔反馈的影响，更好的实现外腔波长锁定。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述快轴准直镜为柱面微透镜，所述慢轴准直镜为柱面微透镜阵列；所述快轴准直镜和慢轴准直镜的通光面均镀增透膜，透过率≥99％；快轴准直镜、慢轴准直镜分别对线阵半导体激光器输出激光的快慢轴进行准直，降低光束发散角。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述衍射光栅与光轴按Littrow角放置或衍射光栅的摆放角度满足光束接近Littrow角入射，以获得最高的衍射效率。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0017]1、本专利技术提出的凹面反射镜沿快轴方向的曲面对反馈光束的快轴起会聚作用，使更多光束回到原发光单元形成有效反馈从而使发光单元的波长锁定更稳定，实现稳定的光谱合束；
[0018]2、本专利技术的凹面反射镜组可根据“smile”效应导致的发光单元在快轴方向与光轴方向的偏离进行角度调节，使存在位置偏差的发光单元的中心光束垂直入射到凹面反射镜上并返回原发光单元形成有效反馈，实现精准波长锁定。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此不
应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例1的线阵半导体激光器的光谱合束装置的正视图；
[0021]图2为本专利技术实施例1的线阵半导体激光器的光谱合束装置的俯视图；
[0022]图3为本专利技术实施例1的第一凹面反射镜组或第二凹面反射镜组的示意图；
[0023]图4为常规的光谱合束装置快轴方向的光束反馈示意图；
[0024]图5为本专利技术的光谱合束装置快轴方向的光束反馈示意图；
[0025]图6为本专利技术实施例2的一种多单管半导体激光器的光谱合束装置的示意图。
[0026]图中：
[0027]1、线阵半导体激光器；2、快轴准直镜；3、慢轴准直镜；4、第一柱面传输透镜；5、衍射光栅；6、第二柱面传输透镜；7、第一凹面反射镜组；8、第二凹面反射镜组。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线阵半导体激光器的光谱合束装置，其特征在于，包括：线阵半导体激光器以及沿线阵半导体激光器的光轴依次设置快轴准直镜、慢轴准直镜、第一柱面传输透镜和衍射光栅；所述衍射光栅的0级衍射光束方向上依次设有第二柱面传输透镜和第一凹面反射镜组、1级衍射光束方向上设有第二凹面反射镜组，所述衍射光栅的
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1级衍射光作为输出光；其中，所述第一凹面反射镜组和第二凹面反射镜组可调节角度。2.如权利要求1所述的线阵半导体激光器的光谱合束装置，其特征在于，所述线阵半导体激光器和衍射光栅设置在所述第一柱面传输透镜的焦平面上，所述第一凹面反射镜组和衍射光栅设置在所述第二柱面传输透镜的焦平面上；所述第一凹面反射镜组和第二凹面反射镜组对入射其上的衍射光束进行反射，反馈回所述线阵半导体激光器以形成外腔波长锁定。3.如权利要求1或2所述的线阵半导体激光器的光谱合束装置，其特征在于，所述第一凹面反射镜组和第二凹面反射镜组均包括两个分离的凹面反射镜，两个分离的凹面反射镜是一块凹面反射镜从中心沿线阵半导体激光器的快轴方向分离而得；两个分离的凹面反射镜根据线阵半导体激光器的“smile”效应分别调节角度，使反馈光回到线阵半导体激光器相对应的发光单元以形成有效...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜梦华，金装，刘友强，秦文斌，曹银花，王智勇，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：