【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，属于光学。
技术介绍
1、半导体激光器具有波长覆盖范围广、电光转换效率高、体积小、稳定性好、成本低、寿命长等优点，在军工、民用工业加工、医疗美容、科学研究等多个领域具有广泛的应用前景；但目前商用单管半导体激光器输出功率较低、空间亮度较低以及光束质量较差等缺点限制了其直接应用。基于衍射光学元件的光谱合束技术在实现高功率的同时，还能保证高的光束质量和高效率，理论上合束后的光束质量与参与合束的单个发光单元相当，该技术近些年来成为国内外研究热点。
2、光谱合束技术是为了追求高功率高亮度高光束质量的光束，所以管芯须工作在较大电流下，光栅是光谱光束组合的重要组成部分之一，通常分为偏振相关光栅和偏振无关光栅。具有高衍射效率的偏振无关光栅是难以制作的，目前，衍射效率大于95%的偏振无关光栅仅在实验室中有报道，偏振相关光栅通常用于激光二极管阵列的光谱合束。偏振相关光栅对于s偏振态衍射效率可以接近100%，而对p偏振态衍射效率只有10%-15%左右，然而，由于激光芯片外延生长过程中的缺陷和芯片封装中的外部机械应力，激光二极管的偏振度只能达到90%，特别是在大电流注入状态下。因此，在大电流下进行激光二极管阵列的sbc时，由于偏振度不足，光栅的衍射损耗增大，sbc的输出功率和电光转换效率降低，未进行光谱组合的p偏振光形成杂散光，影响其他光学元件，进而影响系统的稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种双巴
2、为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，包括半导体激光巴条准直系统、p光外腔强反馈波长锁定系统和s光外腔弱反馈光谱和偏振合束输出系统，s光外腔弱反馈光谱和偏振合束输出系统的两端各设一组半导体激光巴条准直系统和p光外腔强反馈波长锁定系统，两组半导体激光巴条准直系统和p光外腔强反馈波长锁定系统相对于s光外腔弱反馈光谱和偏振合束输出系统呈镜像对称。
4、进一步的，所述半导体激光巴条准直系统包括沿光束传输方向上依次设置的半导体激光巴条、快轴准直镜及光束转换系统bts和慢轴准直镜，准直光束输入至p光外腔强反馈波长锁定系统。
5、进一步的，所述p光外腔强反馈波长锁定系统包括沿光束传输方向上依次设置的偏振分束镜、半波片、传输透镜、平面衍射光栅以及全反射镜，平面衍射光栅放置于传输透镜的焦点处，平面衍射光栅输出的光束垂直入射至全反射镜上。
6、进一步的，所述s光外腔弱反馈光谱和偏振合束输出系统包括偏振合束系统和两路s光弱反馈外腔光谱合束系统，两路s光弱反馈外腔光谱合束系统位于偏振合束系统的两侧，两路s光弱反馈外腔光谱合束系统偏振合束系统传输两路s光。
7、进一步的，所述s光弱反馈外腔光谱合束系统包括传输透镜和平面衍射光栅，将s光通过传输透镜聚焦至平面衍射光栅上，s光弱反馈外腔光谱合束系统与p光外腔强反馈波长锁定系统、偏振合束系统之间均设有反射镜，传输透镜与反射镜结合使不同的发光单元有不同的入射至平面衍射光栅上的角度。
8、进一步的，所述偏振合束系统由半波片、偏振分束镜和输出耦合镜，半波片、偏振分束镜放置于输出耦合镜之前，两路平面衍射光栅上的s光分别通过反射镜反射到偏振分束镜和半波片，反射到半波片的s光转换为p光入射到偏振分束镜，偏振分束镜接收到的p光和s光传输到输出耦合镜，实现共用输出耦合镜的光谱和偏振合束输出。
9、进一步的，所述快轴准直镜及光束转换系统bts中快轴准直镜为非球面柱透镜，通过bts的作用，实现快慢轴的转换，慢轴准直镜为球面柱透镜，表面均镀有耐强光减反膜。
10、进一步的，所述半导体激光巴条的每个发光单元前腔均镀增透膜，后腔均镀高反膜。
11、进一步的，所述传输透镜为球面或非球面柱透镜，表面镀有耐强光减反膜；平面衍射光栅为透射式光栅，基底材料为熔融石英。
12、进一步的，所述全反射镜为镀介质高反膜的反射镜。
13、本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
14、本专利技术将半导体激光器巴条输出光束由偏振分束镜分为少量p光和大量s光，将在光栅衍射时由于偏振度不高所损耗的少量p光作为外腔强反馈光束，配合s光的弱反馈，实现对单个巴条的每个发光单元稳定的波长锁定，进而实现单个巴条输出单一偏振态的子光束，可减小光栅衍射时的损耗，提高光谱合束输出功率和效率，减小由于未进行合束的光束形成的杂散光对于合束系统的影响。
15、本专利技术将偏振合束与光谱合束结合，同时将半波片与偏振分束镜整合在s光弱反馈的外腔腔内，实现双巴条光谱合束共用一个输出耦合镜的同时进行两束单一偏振态的子光束的偏振合束，实现高效率的光谱合束和偏振合束，进而实现高功率高亮度激光输出。
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1.一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：包括半导体激光巴条准直系统（A）、P光外腔强反馈波长锁定系统（B）和S光外腔弱反馈光谱和偏振合束输出系统（C），S光外腔弱反馈光谱和偏振合束输出系统（C）的两端各设一组半导体激光巴条准直系统（A）和P光外腔强反馈波长锁定系统（B），两组半导体激光巴条准直系统（A）和P光外腔强反馈波长锁定系统（B）相对于S光外腔弱反馈光谱和偏振合束输出系统（C）呈镜像对称。
2.如权利要求1所述的一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：所述半导体激光巴条准直系统（A）包括沿光束传输方向上依次设置的半导体激光巴条（1）、快轴准直镜及光束转换系统BTS（2）和慢轴准直镜（3），准直光束输入至P光外腔强反馈波长锁定系统（B）。
3.如权利要求2所述的一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：所述P光外腔强反馈波长锁定系统（B）包括沿光束传输方向上依次设置的偏振分束镜（4）、半波片（5）、传输透镜（6）、平面衍射光栅（7）以及全反射镜（9），平面衍射光栅（7）放置于传输透镜（6）的焦点处，平面衍射光
4.如权利要求1所述的一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：所述S光外腔弱反馈光谱和偏振合束输出系统（C）包括偏振合束系统和两路S光弱反馈外腔光谱合束系统，两路S光弱反馈外腔光谱合束系统位于偏振合束系统的两侧，两路S光弱反馈外腔光谱合束系统偏振合束系统传输两路S光。
5.如权利要求4所述的一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：所述S光弱反馈外腔光谱合束系统包括传输透镜（6）和平面衍射光栅（7），将S光通过传输透镜（6）聚焦至平面衍射光栅（7）上，S光弱反馈外腔光谱合束系统与P光外腔强反馈波长锁定系统（B）、偏振合束系统之间均设有反射镜（8），传输透镜（6）与反射镜（8）结合使不同的发光单元有不同的入射至平面衍射光栅（7）上的角度。
6.如权利要求5所述的一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：所述偏振合束系统由半波片（5）、偏振分束镜（4）和输出耦合镜（10），半波片（5）、偏振分束镜（4）放置于输出耦合镜（10）之前，两路平面衍射光栅（7）上的S光分别通过反射镜（8）反射到偏振分束镜（4）和半波片（5），反射到半波片（5）的S光转换为P光入射到偏振分束镜（4），偏振分束镜（4）接收到的P光和S光传输到输出耦合镜（10），实现共用输出耦合镜的光谱和偏振合束输出。
7.如权利要求2所述的一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：所述快轴准直镜及光束转换系统BTS（2）中快轴准直镜为非球面柱透镜，通过BTS的作用，实现快慢轴的转换，慢轴准直镜（3）为球面柱透镜，表面均镀有耐强光减反膜。
8.如权利要求2所述的一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：所述半导体激光巴条（1）的每个发光单元前腔均镀增透膜，后腔均镀高反膜。
9.如权利要求3或5所述的一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：所述传输透镜（6）为球面或非球面柱透镜，表面镀有耐强光减反膜；平面衍射光栅（7）为透射式光栅，基底材料为熔融石英。
10.如权利要求3所述的一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：所述全反射镜（9）为镀介质高反膜的反射镜。
...【技术特征摘要】
1.一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：包括半导体激光巴条准直系统（a）、p光外腔强反馈波长锁定系统（b）和s光外腔弱反馈光谱和偏振合束输出系统（c），s光外腔弱反馈光谱和偏振合束输出系统（c）的两端各设一组半导体激光巴条准直系统（a）和p光外腔强反馈波长锁定系统（b），两组半导体激光巴条准直系统（a）和p光外腔强反馈波长锁定系统（b）相对于s光外腔弱反馈光谱和偏振合束输出系统（c）呈镜像对称。
2.如权利要求1所述的一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：所述半导体激光巴条准直系统（a）包括沿光束传输方向上依次设置的半导体激光巴条（1）、快轴准直镜及光束转换系统bts（2）和慢轴准直镜（3），准直光束输入至p光外腔强反馈波长锁定系统（b）。
3.如权利要求2所述的一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：所述p光外腔强反馈波长锁定系统（b）包括沿光束传输方向上依次设置的偏振分束镜（4）、半波片（5）、传输透镜（6）、平面衍射光栅（7）以及全反射镜（9），平面衍射光栅（7）放置于传输透镜（6）的焦点处，平面衍射光栅（7）输出的光束垂直入射至全反射镜（9）上。
4.如权利要求1所述的一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：所述s光外腔弱反馈光谱和偏振合束输出系统（c）包括偏振合束系统和两路s光弱反馈外腔光谱合束系统，两路s光弱反馈外腔光谱合束系统位于偏振合束系统的两侧，两路s光弱反馈外腔光谱合束系统偏振合束系统传输两路s光。
5.如权利要求4所述的一种双巴条半导体激光器偏振和光谱合束装置，其特征在于：所述s光弱反馈外腔光谱合束系统包括传输透镜（6）和...
【专利技术属性】
技术研发人员：张伟桥，胡满，周旭彦，郑婉华，
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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