用于聚焦半导体激光器输出光束的光束处理器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于聚焦半导体激光器输出光束的光束处理器，包括两个偏振光束分离器和两个屋脊反射器列阵，偏振光束分离器包括四个通光面，其中两个通光面是光的出入面，另两个通光面是光的处理面；两个屋脊反射器列阵分别放置在正对从第一偏振光束分离器出射的Ｐ偏振光束组和Ｓ偏振光束组的方向上，第二偏振光束分离器与第一偏振光束分离器平行放置。本光束处理器不仅可以从根本上避免出现光程差，而且还可进一步调整光束组的横向ＳＤＰ和竖向ＳＤＰ，为产品设计提供了满足各种目的的不同选择。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光束处理器，尤其涉及一种可用于改造半导体激光器的输出 光束，将其聚焦为极小的对称光点的光束处理器，属于光学

技术介绍
根据光学不变量原理，一个光束的线度_发散度乘积(SDP)在光学系统中是不变 的。众所周知，侧面辐射的半导体激光器的光束性质在横向(平行于PN结或量子阱的方向) 和竖向(垂直于PN结或量子阱的方向)两个方向上的线度-发散度乘积很不对称。正是 由于这种不对称，使得半导体激光器的输出光束无法聚焦成有用的光点，因此在许多极有 前途而且比其它种类的激光器都优越得多的应用领域无法发挥作用。由于半导体激光器的这种特性以及由此造成的应用上的局限都源于基本的物理 定律，所以克服半导体激光器局限性的努力就只能放在后续的光束处理上。为此，人们先后 发展出了多种光束处理技术。例如本专利技术人在2002年设计的光束分配装置(参见中国实 用新型专利ZL02253490. 3,2003年8月13日授权公告)就是其中之一。该光束分配装置包括可发射沿单个光束横截面的横向方向排列展开的一组光束 的发光装置以及若干个屋脊反射器。屋脊反射器为两面相互交叉的平面反射镜，其交叉处 为屋脊，两面平面反射镜之间的夹角为45°的整数倍，且不大于90° ；屋脊反射器沿光束的 横向方向平行排列，其开口正对光束组入射方向，屋脊反射器固定在一个板块上，板块底座 上装有万向节；夹角为90°的屋脊反射器的屋脊绕光束入射方向旋转45° ；屋脊反射器的 开口宽度不小于到达开口处的入射光束的横向线度。利用该光束分配装置，屋脊反射器反射回来的每一个光束都已绕其传播方向旋转 了 90°。这样，被反射回来的光束组的横向SDP和竖向SDP得以调整，从而有可能被聚焦成 为极小的对称的光点。但是被反射的光束组不能沿原路返回，因为这样它就会回到半导体 激光器。被反射的光束组的传播方向必须离开入射光束组的传播方向。为此，将屋脊反射 器绕X轴旋转了 45°，沿Z方向传播的入射光被屋脊反射器反射后，将绕X轴旋转90°，在 Y轴方向传播，这样后续的光学处理可以在新的空间方向上进行，不再受阻。但与此同时，反 射后的光束组还绕Z轴旋转了 45°，这样就在相邻光束间引进了光程差。为了解决这一问 题，聚焦光束组的光学系统必须采取相应的措施。采取这类措施无疑将增加光学系统的实 施成本和实现难度。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种用于聚焦半导体激光器输出光束 的光束处理器。该光束处理器在上述光束分配装置的基础上进行了巧妙的改造，从根本上 避免了在反射光束组的相邻光束之间引进光程差。为实现上述的目的，本技术采用下述的技术方案一种用于聚焦半导体激光器输出光束的光束处理器，包括两个偏振光束分离器和3两个屋脊反射器列阵，所述屋脊反射器列阵包括至少两个相互平行排列、具有同一开口方 向的屋脊反射器，所述屋脊反射器为两面相互交叉的平面反射镜，其交叉处为屋脊，所述屋 脊与所述开口方向的夹角为45°，其特征在于所述偏振光束分离器包括四个通光面，其中两个通光面是光的出入面，另两个通 光面是光的处理面；两个所述屋脊反射器列阵分别放置在正对从第一偏振光束分离器出射的P偏振 光束组和s偏振光束组的方向上，第二偏振光束分离器与所述第一偏振光束分离器平行放置。其中，所述偏振光束分离器为平行六面体，由两个棱镜组成；所述棱镜的一个面为 分光面(也称结合面)，两个棱镜沿分光面互相结合在一起。所述光束处理器还包括第三偏振光束分离器，所述第三偏振光束分离器分别接收 来自两个偏振光束分离器的S偏振光束组和P偏振光束组。所述偏振光束分离器和屋脊反射器列阵做成一体，所述偏振光束分离器中的光的 处理面是所述屋脊反射器列阵。所述偏振光束分离器的一个作为光的出入面使用的通光面是柱面；或者，所述偏 振光束分离器的一个作为光的出入面使用的通光面是双柱面；或者，所述偏振光束分离器 的一个作为光的出入面使用的通光面是球面。所述偏振光束分离器的分光面由相间的两组小平面组成，其中一组小平面与通光 面的夹角是45°。由两个偏振光束分离器集成为一个偏振光束分离器，集成后的偏振光束分离器有 两个互相平行或者互相垂直的分光面。或者，由三个偏振光束分离器集成为一个偏振光束 分离器，集成后的偏振光束分离器有三个分光面，其中一个分光面为公共分光面，另外两个 分光面中，一个和公共分光面平行，另一个和公共分光面垂直。本光束处理器的基本单元是一个偏振光束分离器和一个屋脊反射器列阵。光束处 理器由两个基本单元组成，两个基本单元分别用以处理不同偏振状态的光束。两个基本单 元共用一个偏振光束分离器。光束射入偏振光束分离器以后，在分光面上被分解成为偏振方向互相垂直的两部 分，分别送往对应的屋脊反射器列阵，在那里被垂直地反射，反射后每一个光束都绕前进方 向旋转了 90°，相对于偏振光束分离器的偏振状态因而被改变，然后返回偏振光束分离器， 在分光面上被叠加成为一个新的光束，从偏振光束分离器中出射。出射方向不同于入射方 向。如果入射的是光束组，由于每一个光束都在屋脊反射器列阵上被反射及旋转了 90°，反射以后的光束组的横向SDP和竖向SDP都已被改变，成为可以被聚焦成为小光点的 光束组。值得指出的是，光束处理器的基本组成部分可以处理任何偏振状态的光束，甚至 非偏振的光束。为获得高功率的输出，可将偏振方向互相垂直的两组入射光束组在进入光束处理 器之前先由另一偏振光束分离器处理，将它们叠加成为传播方向相同，偏振方向互相垂直 的两个光束组，然后一同进入光束处理器的基本组成部分，进行如上所述的处理。再进一步，在一个偏振方向上的光束组还可以有多组，例如从叠加的半导体激光条辐射的多组光 束，先将两个偏振方向互相垂直的多组入射光束组分别从两个方向送入另一偏振光束分离 器，叠加在一起以后再送入光束处理器的基本组成部分进行处理，可以达到极高的功率输 出。如果将其聚焦，被聚焦的小光点上的功率密度可达到极高的数值。偏振光束分离器的斜面和六面体的六个面有各种不同的设计，使偏振光束分离器 还能具备许多其它功能，例如对光束进行准直，聚焦和压缩。两个甚至三个偏振光束分离器 还能结合在一起，做成集成的光学元件。进而，还可以将屋脊反射器结合到偏振光束分离器 上，成为集多种功能于一体的高度集成的光学元件。一个这样的元件的功能不仅是光束处 理器，而且还包括对光束快轴和慢轴两个方向的准直。这样，光束处理工作变得非常简单， 相当于快轴方向的准直。由于高度集成，最大限度地减少了分立光学元件的数目，由此做成 的半导体激光器件将会非常可靠和稳定。本光束处理器还包括重新设计的偏振光束分离器。按照新的设计，偏振光束分离 器的两个棱镜的结合斜面不再是一个平面，而是由相间的两组小平面组成，但是其中一组 小平面与通光面的夹角不再是45°，而另一组小平面与通光面的夹角仍是45°。新设计的 偏振光束分离器的入射面和出射面的宽度因而可以做得很不相等，例如入射面很宽而出射 面很窄。很宽的入射面适合于接收细光束宽间距的入射光束组(这是高功率半导体激光器 输出光束组)；很窄的出射面适合于输出窄间距的出射光束组。光束间的间距被压缩，这也 有利于聚焦。本光束处理器在光束分配装置的基础上补充了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于聚焦半导体激光器输出光束的光束处理器，包括两个偏振光束分离器和两个屋脊反射器列阵，所述屋脊反射器列阵包括至少两个相互平行排列、具有同一开口方向的屋脊反射器，所述屋脊反射器为两面相互交叉的平面反射镜，其交叉处为屋脊，所述屋脊与所述开口方向的夹角为４５°，其特征在于：所述偏振光束分离器包括四个通光面，其中两个通光面是光的出入面，另两个通光面是光的处理面；两个所述屋脊反射器列阵分别放置在正对从第一偏振光束分离器出射的Ｐ偏振光束组和Ｓ偏振光束组的方向上，第二偏振光束分离器与所述第一偏振光束分离器平行放置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖意轩，
申请(专利权)人：钱定榕，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]