CN103532015A

CN103532015A - 一种用于激光加工的高功率半导体激光光源系统

Info

Publication number: CN103532015A
Application number: CN201310524879.5A
Authority: CN
Inventors: 王敏; 蔡万绍; 王警卫; 刘兴胜
Original assignee: Xian Focuslight Technology Co Ltd
Current assignee: Xian Focuslight Technology Co Ltd
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2014-01-22

Abstract

本发明提供一种用于激光加工的高功率半导体激光光源系统。该高功率半导体激光器光源系统的半导体激光器叠阵具有多个巴条，多个巴条整体划分为A、B两组，A、B两组巴条的偏振态一致；所述的整形模块包括二分之一波片、反射镜及偏振合束片；偏振合束片设置于A组巴条出光光路上，反射镜设置于B组巴条出光光路上，反射镜镜面与偏振合束片平行设置，所述二分之一波片设置于反射镜的入射光路或反射光路上，使得B组巴条的激光与A组巴条的激光在偏振合束片处形成合束出射。本发明光学系统结构简明，且反射镜和偏振合束片放置位置可紧靠半导体激光器，使得系统体积较小；选用偏振态一致的半导体激光器叠阵，加工方便，实现成本较低。

Description

一种用于激光加工的高功率半导体激光光源系统

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，涉及一种高功率半导体激光光源系统。

背景技术

高功率半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长等优点，已广泛用于激光加工、激光医疗、激光显示及科学研究领域，成为新世纪发展快、成果多、学科渗透广、应用范围大的核心器件。半导体激光器正朝着高功率的方向发展，尤其在激光加工等领域，半导体激光器的千瓦级连续输出已成为必然需求。并且随着对加工件的加工深度增大，更高输出功率，更小光斑的半导体激光器急需研制。但是，与其他激光器相比，半导体激光器的光束质量比较差，快慢轴的光束质量不均匀，远场光强呈椭圆高斯分布，聚焦难度较大，实现较小光斑的激光输出不易。

半导体激光器慢轴方向BPP（光束质量参数）很大，其慢轴方向光束质量很差，而快轴方向BPP（光束质量参数）比较小，这样同一巴条类半导体激光器快轴方向和慢轴方向BPP不匹配限制了其应用，需平衡快轴方向和慢轴方向的BPP，需要复杂的光学整形来实现。

一般用多个棱镜进行切割重排的光学整形方式，此种方法是将BPP大的方向的压力分担到BPP小的方向，切割重排形式复杂，能量损失大。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种用于激光加工的高功率半导体激光光源系统。

本发明的技术方案如下：

一种用于激光加工的高功率半导体激光器光源系统，包括半导体激光叠阵和整形模块；半导体激光器叠阵具有多个巴条，多个巴条整体划分为A、B两组，A、B两组巴条的偏振态一致；所述的整形模块包括二分之一波片、反射镜及偏振合束片；所述偏振合束片设置于A组巴条出光光路上，所述反射镜设置于B组巴条出光光路上，反射镜镜面与偏振合束片平行设置，所述二分之一波片设置于反射镜的入射光路或反射光路上，使得B组巴条的激光经反射至偏振合束片与A组巴条的激光合束出射。

上述反射镜和偏振合束片均在所处光路中成45度角设置。

上述A组巴条与B组巴条数量相等。

根据半导体激光器叠阵中相邻巴条的间距，也可以调整反射镜、偏振合束片的位置，使得B组巴条的激光在偏振合束片处与A组巴条的激光插空合束出射。即，反射镜与偏振合束器错开排列，偏振合束器反射的光与透射的光错位进行合束，偏振合束器的功率压力较小，若合束在一起偏振合束器所承载的功率密度阈值要求较高；而且合束后的光斑均匀性好。

本发明具有以下优点：

本发明光学系统结构简明，仅利用二分之一波片、反射镜及偏振合束片这三种常见的光学器件，即实现了高功率激光输出。反射镜和偏振合束片放置位置可紧靠半导体激光器，使得系统体积较小。

本发明选用偏振态一致的半导体激光器叠阵，加工方便，实现成本较低。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的示意图。

图2为本发明的另一个实施例的示意图。

图3为图1等同的一个实施例的示意图。

附图标号说明：

1-半导体激光器叠阵A组巴条；2-半导体激光器叠阵B组巴条；3-二分之一波片；4-反射镜；5-偏振合束片；6-整形模块；7-A组巴条所发射激光；8-B组巴条经过二分之一波片后所发射的激光；9-合束后的激光；10-半导体激光器叠阵；11-直接出射的激光。

具体实施方式

如图1所示，该高功率半导体激光器光源系统包括半导体激光叠阵、整形模块；半导体激光器叠阵10具有多个巴条，将所有巴条分成A、B两组。A组巴条1和B组巴条2的偏振态一致。整形模块5包括二分之一波片3、反射镜4及偏振合束片5；其中偏振合束片对TE（或TM）进行透射，对TM（或TE）进行反射。在A组巴条1激光出射方向设置偏振合束片5，在B组巴条2激光出射方向依次设置二分之一波片3、反射镜4，或者也可以将二分之一波片3设置于反射镜4与偏振合束片5之间的反射光路上（如图2所示）。

半导体激光器叠阵10偏振态为TE（或TM），A组巴条的激光透射偏振合束片5，B组巴条的激光出射方向设置二分之一波片3将B组巴条的激光由偏振态TE（或TM）旋转为TM（或TE），然后经过反射镜4反射至偏振合束片5，由于此时B组巴条的激光的偏振态与A组偏振态不同，因此，反射至偏振合束片5的B组巴条的激光经偏振合束片5反射，与透射偏振合束片5的A组巴条的激光形成合束。

如图3所示，半导体激光叠阵的所有巴条也可以整体划分为三个部分，即在前述A组巴条与B组巴条之间还间隔有少量巴条，相应的，偏振合束片与反射镜在出光光路径向上保持一定间隔，使得所述少量巴条的激光从偏振合束片与反射镜之间直接穿过出射。由于这部分少量的激光实际上未经过整形，不涉及整形模块，因此，该种实施方案可视作前述方案的等同方案，亦应在本发明的保护范围内。

本发明可以实现千瓦级以上的高功率输出。

Claims

1.一种用于激光加工的高功率半导体激光器光源系统，包括半导体激光叠阵和整形模块；其特征在于：半导体激光器叠阵具有多个巴条，多个巴条整体划分为A、B两组，A、B两组巴条的偏振态一致；所述的整形模块包括二分之一波片、反射镜及偏振合束片；所述偏振合束片设置于A组巴条出光光路上，所述反射镜设置于B组巴条出光光路上，反射镜镜面与偏振合束片平行设置，所述二分之一波片设置于反射镜的入射光路或反射光路上，使得B组巴条的激光与A组巴条的激光在偏振合束片处形成合束出射。

2.根据权利要求1所述的用于激光加工的高功率半导体激光器光源系统，其特征在于：反射镜和偏振合束片均在所处光路中成45度角设置。

3.根据权利要求1所述的用于激光加工的高功率半导体激光器光源系统，其特征在于：A组巴条与B组巴条数量相等。

4.根据权利要求1所述的用于激光加工的高功率半导体激光器光源系统，其特征在于：根据半导体激光器叠阵中相邻巴条的间距，调整反射镜、偏振合束片的位置，使得B组巴条的激光在偏振合束片处与A组巴条的激光插空合束出射。