CN103537800B - 具有防光反馈作用的高功率半导体激光加工光源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有防光反馈作用的高功率半导体激光加工光源系统，该系统能够消除激光加工中反馈光沿入射光路反射回激光器中，降低反馈光对半导体激光器输出性能以及寿命的影响。该具有防光反馈作用的高功率半导体激光加工光源系统，包括半导体激光器叠阵，在半导体激光器叠阵的出光光路上设置有防光反馈模块，所述的防光反馈模块包括检偏器，在检偏器后设置有四分之一波片或者两个八分之一波片，用以将光偏振态旋转45°。采用本发明的方案，经过两次四分之一玻片的反馈光与入射光偏振态垂直，采用检偏器使得反馈光截止，达到消除反馈光入射回半导体激光器中。

Description

具有防光反馈作用的高功率半导体激光加工光源系统
技术领域
本发明属于激光加工技术领域，涉及一种半导体激光光源系统，尤其涉及一种用于激光加工的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、应用范围大的综合性核心器件。
激光加工技术是融合了现代物理学、化学、计算机、材料科学、先进制造技术等多学科技术的高新技术，包括激光表面改性技术、激光表面修复技术、激光熔覆技术、激光产品化技术等，能使低等级材料实现高性能表层改性，达到零件低成本与工作表面高性能的最佳组合，为解决整体强化和其它表面强化手段难以克服的矛盾带来了可能性，对重要构件材质与性能的选择匹配、设计、制造产生重要的有利影响，且生产效率高、加工质量稳定可靠、成本低，经济效益和社会效益好。
在激光加工过程中，高功率半导体激光器出射的激光在加工件表面加工时，加工件会对激光进行部分反射，这部分反馈光极易进入高功率半导体激光器中，造成激光器输出光谱的不稳定，输出功率的抖动等现象，甚至会降低半导体激光器的使用寿命，为此必须降低或者消除反馈光对半导体激光光源的影响。
发明内容
本发明提供一种具有防光反馈作用的高功率半导体激光加工光源系统，该系统能够消除激光加工中反馈光沿入射光路反射回激光器中，降低反馈光对半导体激光器输出性能以及寿命的影响。
本发明的技术方案如下：
具有防光反馈作用的高功率半导体激光加工光源系统，包括半导体激光器叠阵，在半导体激光器叠阵的出光光路上设置有防光反馈模块，所述的防光反馈模块包括检偏器，在检偏器后设置有四分之一波片或者两个八分之一波片，用以将光偏振态旋转45°。
基于上述基本方案，本发明还做如下优化限定和改进：
在半导体激光器叠阵出光光路之外还设置有指示光源，所述指示光源发出的光肉眼可辨识且与半导体激光器叠阵发出的光相区别；所述的半导体激光器叠阵具有多个巴条，对应于叠阵中部巴条的位置在半导体激光器叠阵的出光光路上背向设置一个反射镜，所述指示光源位于半导体激光器叠阵出光光路之外，指示光源发出的光经反射镜反射后与激光平行出射。
上述指示光源采用红光光源或绿光光源。
反射镜成45度角设置，所属指示光源发出的光垂直于半导体激光器叠阵出光光路。
设a为叠阵相邻巴条之间的间距（一般为1.8mm），b为单个巴条实际出光宽度；c为反射镜的厚度，则
反射镜的长度l满足： 2 b ≤ l ≤ 2 2 a - 2 b - c .
上述反射镜设置于半导体激光器叠阵与防光反馈模块之间。
本发明具有以下优点：
1、经过两次四分之一玻片的反馈光与入射光偏振态垂直，采用检偏器使得反馈光截止，达到消除反馈光入射回半导体激光器中。
2、本发明结构简明，便于安装操作，在叠阵中部巴条对应位置处设置一个尺寸极小的反射镜，即能够实现激光光斑位置指示，方便激光加工工程中对加工位置的精确定位。因指示光与加工时的激光处于同一光轴，加工作业处于离焦状态（非焦点处的工作面），不影响指示定位。
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。
附图标号说明：
1-半导体激光器叠阵；2指示光源；3-反射镜；4-防光反馈模块；5-检偏器；6-四分之一波片；7-八分之一波片。
具体实施方式
如图1所示，具有防光反馈作用的高功率半导体激光加工光源系统，包括半导体激光器叠阵1，该半导体激光器叠阵具有偏振态一致的多个巴条，在半导体激光器叠阵1激光出射方向设置反射镜3，在反射镜3后设置防光反馈模块4。
在反射镜3上方设置红光光源2，反射镜3设置在半导体激光器叠阵中间巴条对应位置处，用于反射红光光源2。红光光源2通过反射镜3反射后，红光在半导体激光器叠阵1光源光轴上，从而定位半导体激光器叠阵1光源。因所设置的反射镜只在中部巴条对应位置处且反射镜的面积只需覆盖红光光源发出的红光即可，尽可能减小反射镜对其他巴条出光的阻挡，从而能够极大地降低在工作中的激光损失。
防光反馈模块4包括检偏器5和四分之一波片6，四分之一波片6可将光偏振态旋转45°。因四分之一波片只能对特定的波长进行偏振态旋转，所以为保证通过其的激光的波长一致性，激光光源选用的半导体激光器叠阵所有巴条的波长一样。
半导体激光器叠阵1所发出偏振态为TM（或TE）的激光，经过防光反馈模块4，检偏器5只能通过TM（或TE）的激光，不能同时通过TM和TE的激光，然后经过四分之一波片6，使得透过的激光的偏振态旋转45°。
激光投射至工作表面垂直反射回来的光将再次经过四分之波片6，此时激光的偏振态又旋转了45°，从最初TM经过两次45°旋转变为TE，当TE偏振态的光入射至检偏器5时，检偏器5只能通过TM，将对TE光进行反射，因此可以有效地防止反射光回到半导体激光器的腔内部，减少激光器内部损伤及腔面膜的损害，进而提高半导体激光器的使用寿命。
如图2所示，可以采用两个八分之一波片7来替代上述方案中的四分之一波片6，能够起到相同的技术效果。

Claims (3)

1.具有防光反馈作用的高功率半导体激光加工光源系统，其特征在于：包括半导体激光器叠阵，在半导体激光器叠阵的出光光路上设置有防光反馈模块，所述的防光反馈模块包括检偏器，在检偏器后设置有四分之一波片或者两个八分之一波片，用以将光偏振态旋转45°；
在半导体激光器叠阵出光光路之外还设置有指示光源，所述指示光源发出的光肉眼可辨识且与半导体激光器叠阵发出的光相区别；所述的半导体激光器叠阵具有多个巴条，对应于叠阵中部巴条的位置在半导体激光器叠阵的出光光路上背向设置一个反射镜，反射镜成45度角设置，所述指示光源位于半导体激光器叠阵出光光路之外，指示光源发出的光垂直于半导体激光器叠阵出光光路，经反射镜反射后与激光平行出射；
设a为叠阵相邻巴条之间的间距，b为单个巴条实际出光宽度；c为反射镜的厚度，则
反射镜的长度l满足：。
2.根据权利要求1所述的具有防光反馈作用的高功率半导体激光加工光源系统，其特征在于：所述指示光源为红光光源或绿光光源。
3.根据权利要求1所述的具有防光反馈作用的高功率半导体激光加工光源系统，其特征在于：所述反射镜设置于半导体激光器叠阵与防光反馈模块之间。
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