本发明专利技术公开了一种基于阶梯棱镜复用的高功率半导体激光器光纤耦合模块，属于激光技术领域。包括两组半导体激光器叠阵、准直透镜阵列、用于波长合束的二向色镜、阶梯棱镜、扩束柱面透镜组和用于将光束耦合进光纤的聚焦镜；在不牺牲偏振为代价的前提下，通过阶梯棱镜复用，提高阶梯棱镜的利用率，以实现光束的快轴压缩，从而提高激光的输出功率。从而提高激光的输出功率。从而提高激光的输出功率。
【技术实现步骤摘要】
基于阶梯棱镜复用的高功率半导体激光器光纤耦合模块
[0001]本专利技术涉及激光应用领域，具体涉及一种基于阶梯棱镜复用的高功率半导体激光器光纤耦合模块。
技术介绍
[0002]高功率半导体激光器光纤耦合模块由于其体积小、效率高、可靠性强且能依靠光纤进行柔性传输等优点，在光纤激光抽运、军事国防等领域有着广泛的应用。为获得高功率半导体激光器光纤耦合模块通常需要激光合束、光束整形等技术手段，然而由于半导体激光器自身量子阱波导结构的限制，输出的光束质量比二氧化碳激光器等传统激光器的输出光束质量差，且快慢轴方向的光束质量严重失配，严重限制了其应用领域的拓展。因此为获得高功率半导体激光器光纤耦合模块，必须对半导体激光器的光束整形进行研究。
[0003]目前常用的光束整形手段有基于衍射原理的衍射型光束整形方法和基于几何光学原理的几何型光学整形方法。然而衍射型光束整形的耦合效率低、波长范围广、且光强弱，因此一般采用几何型光束整形手段来进行光束整形。即通过使用平行平板、全反射棱镜、阶梯棱镜或者使用基于切割旋转重排的新方法等匀化快慢轴的光束质量，其中使用阶梯棱镜来进行光束整形，通常会以牺牲偏振为代价，阶梯棱镜的利用率不高且加工精度要求过高，调节困难。
技术实现思路
[0004]为了克服现有技术的不足，在不以牺牲偏振态的条件下，提高阶梯棱镜的利用率，同时达到压缩快轴光束以匀化光束质量的目的，提出一种基于阶梯棱镜复用的高功率半导体激光器光纤耦合模块。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：基于阶梯棱镜复用的高功率半导体激光器光纤耦合模块，其包括：2组分别由16个mini
‑
bar组成的半导体激光器叠阵、准直透镜阵列、二向色镜、阶梯棱镜、扩束柱面透镜组、聚焦镜以及光纤。
[0006]作为本方案的优选：每组半导体激光器叠阵中均包含两个半导体激光器叠阵，每个叠阵分别由8个mini
‑
bar组成，两组半导体激光器叠阵的波长分别为。
[0007] 作为本方案的优选：所述阶梯棱镜的阶梯斜面依次周期排列，周期为1.8 mm，每一个斜面与水平方向的夹角为45
°
。
[0008] 具体是：所述阶梯棱镜的厚度大于或等于巴条的发光尺寸，阶梯棱镜的斜面与相邻的台阶构成一个周期，周期为1.8 mm，每个斜面与水平方向的夹角均为45
°
。水平放置的阶梯棱镜中，上层阶梯的第一斜面与下层阶梯的第一水平面相交，且夹角为45
°
。
[0009]水平放置的阶梯棱镜中，上侧的水平面对应下侧的斜面，上侧的斜面对应下侧的水平面；从上侧的水平面入射的激光从下侧的斜面反射，从下侧的水平面入射的激光从上侧的斜面反射。
[0010]所述阶梯棱镜，所有入射面均镀有高透膜，反射面均镀有高反膜。
[0011]作为本方案的优选：所述二向色镜镀有波段的薄膜。
[0012]作为本方案的优选：所述聚焦镜为非球面透镜，用于将光束耦合进多模光纤。
[0013]作为本方案的优选：所述的准直透镜阵列包括用于快轴准直的D型柱面镜和用于慢轴准直的微透镜阵列。
[0014]作为本方案的优选：所述扩束柱面透镜组由一个平凹透镜和一个平凸透镜所组成，用于在聚焦前将光束整形为正方形光斑。
[0015]半导体激光器叠阵、准直透镜阵列、阶梯棱镜、二向色镜、扩束柱面透镜组、聚焦透镜、多模光纤，按照激光前进的方向依次排列安装在机壳内；每组半导体激光器叠阵中的两个半导体激光器叠阵位于阶梯棱镜的两侧，每个半导体激光器叠阵对应一个准直透镜阵列；两个阶梯棱镜位于二向色镜的两侧。
[0016]每组半导体激光器叠阵中的两个半导体激光器叠阵发射的激光束经过阶梯棱镜压缩后变为尺寸较小的矩形光斑，然后通过二向色镜与另外一组半导体激光器叠阵压缩后的光斑进行波长合束，再通过柱面透镜组对慢轴方向的光斑扩束，经过聚焦，最终将光束耦合进目标光纤。
[0017]本方案的有益结果是，在不牺牲偏振态的条件下，提高了阶梯棱镜的利用率，仅使用一个棱镜即可实现快轴方向光束的压缩，达到了匀化快慢轴光束质量的目的。结构简单紧凑，且能实现高功率输出。
附图说明
[0018]图1本专利技术的整体结构示意图；图2为图1的局部放大示意图；图3本专利技术的阶梯棱镜（水平放置）结构示意图；图4本专利技术的扩束柱面透镜组示意图。
[0019]图中，半导体激光器叠阵1、2、3、4，准直透镜阵列5、6、7、8，阶梯棱镜9、10，二向色镜11，扩束柱面透镜组12，聚焦镜13，光纤14。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0021]参考图1，一种基于阶梯棱镜复用的高功率半导体激光器光纤耦合模块，由2组分别由16个mini
‑
bar组成的半导体激光器叠阵1、2、3、4，设置在半导体激光器叠阵出射端用于光束准直的准直透镜阵列5、6、7、8，用于压缩光束的阶梯棱镜9、10，用于波长合束的二向色镜11，用于扩展慢轴光宽的扩束柱面透镜组12，和聚焦镜13，以及光纤14构成。
[0022]在本实施例中，为提高合束质量，所述半导体激光器叠阵1、2、3、4分别由准直透镜阵列5、6、7、8来准直。半导体激光器叠阵中巴条的间距为1.8mm。
[0023]每组半导体激光器叠阵中均包含两个半导体激光器叠阵，每个叠阵分别由8个mini
‑
bar组成，且这两组半导体激光器叠阵的波长分别为。
[0024]其中一组半导体激光器叠阵内的两个半导体激光器叠阵波长为。另一组半导体激光器叠阵内的两个半导体激光器叠阵波长为。
[0025] 在本实施例中，所述阶梯棱镜9、10的厚度大于或等于mini
‑
bar的发光尺寸，阶梯棱镜的斜面与相邻的台阶构成一个周期，周期为1.8 mm，每个斜面与水平方向的夹角均为45
°
。水平放置的阶梯棱镜9中，上层阶梯的第一斜面与下层阶梯的第一水平面相交，夹角为45
°
。
[0026]水平放置的阶梯棱镜9中，上侧的水平面对应下侧的斜面，上侧的斜面对应下侧的水平面；从上侧的水平面入射的激光从下侧的斜面反射，从下侧的水平面入射的激光从上侧的斜面反射。
[0027]所述阶梯棱镜，所有入射面均镀有高透膜，反射面均镀有高反膜。
[0028]在本实施例中，所述光学元件的透光部分均镀有高透膜，反光部分均镀有高反膜。
[0029]在本实施例中，所述二向色镜11镀有波段的光学薄膜。
[0030]在本实施例中，所述聚焦镜13为非球面透镜，将扩束后的近似正方形光斑耦合进光纤14中，以实现激光高功率输出。
[0031]在本实施例中，所述准直透镜阵列5、6、7、8均包括快轴准直镜和慢轴准直镜阵列，其中D型柱面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于阶梯棱镜复用的高功率半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于：包括2组半导体激光器叠阵（1）、（2）、（3）、（4），用于半导体激光器叠阵光束准直的准直透镜阵列（5）、（6）、（7）、（8），通过阶梯复用从而压缩快轴光束的阶梯棱镜（9）、（10），用于波长合束的二向色镜（11）；用于进行慢轴方向扩束的扩束柱面透镜组（12），以及将光束耦合进多模光纤（14）的聚焦透镜（13）。2.根据权利要求1所述的基于阶梯棱镜复用的高功率半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于：每组半导体激光器叠阵中均包含两个半导体激光器叠阵，每个叠阵分别由8个mini
‑
bar组成，且这两组半导体激光器叠阵的波长分别为。3.根据权利要求1所述的基于阶梯棱镜复用的高功率半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于：所述阶梯棱镜（9）、（10）的厚度大于或等于巴条的发光尺寸，阶梯棱镜的斜面与相邻的台阶构成一个周期，周期为1.8 mm，每个斜面与水平方向的夹角均为45
°
；水平放置的阶梯棱镜（9）中，上层阶梯的第一斜面与下层阶梯的第一水平面相交，且夹角为45
°
。4.根据权利要求3所述的基于阶梯棱镜复用的高功率半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于：水平放置的阶梯棱镜（9）中，上侧的水平面对应下侧的斜面，上侧的斜面对应下侧的水平面；从上侧的水平面入射的激光从下侧的斜面反射，从下侧的水平面入射的...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑婉华，李奎奎，张伟桥，周旭彦，
申请(专利权)人：潍坊先进光电芯片研究院，
类型：发明
国别省市：
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