CN103545716A - 一种防光反馈的高功率半导体激光加工光源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防光反馈的高功率半导体激光加工光源系统，该系统能够完全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。该高功率半导体激光加工光源系统的所有巴条偏振态一致，均为TM（或TE）；在半导体激光器叠阵出光方向设置有偏振合束片，所述偏振合束片对TM（或TE）光进行透射，对TE（或TM）光进行反射；在偏振合束片后设置四分之一波片或者两个八分之一波片，用以将光的偏振态旋转45°；在反方向经偏振合束片反射形成的光路上设置有吸光板。

Description

一种防光反馈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，尤其涉及用于激光表面处理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领域。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。目前消除反馈光的技术主要是基于法拉第隔离镜的原理，然而，该技术中反馈光消除效果完全取决于检偏器的消光比，但是检偏器在应用于高功率激光光源中垂直检偏时，仍然存在透射光，不能达到完全消除的效果。
发明内容
本发明提供一种防光反馈的高功率半导体激光加工光源系统，该系统能够完全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：
一种防光反馈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，其特征在于：所述半导体激光器叠阵的所有巴条偏振态一致，均为TM（或TE）；在半导体激光器叠阵出光方向设置有偏振合束片，所述偏振合束片对TM（或TE）光进行透射，对TE（或TM）光进行反射；在偏振合束片后设置四分之一波片或者两个八分之一波片，用以将光的偏振态旋转45°；在反方向经偏振合束片反射形成的光路上设置有吸光板。
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。
上述反射镜成45度角设置，指示光源发出的光垂直于半导体激光器叠阵出光光路。
上述指示光源为红光光源或者绿光光源。
上述反射镜设置于半导体激光器叠阵与偏振合束片之间。
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，采用偏振合束片能够将所有的反馈光导出，达到完全消除反馈光入射回半导体激光器中。
2、本发明采用的光学元器件只有偏振合束片和四分之一玻片，光路简单，安装方便。
3、本发明选用偏振态一致的半导体激光器叠阵，加工方便，实现成本低。
4、本发明结构简明，便于安装操作，只需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。
附图说明
图1为本发明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（从主视方向看只能看到一个巴条）；2-偏振合束片；3-四分之一波片；4-吸光板；5-指示光源，6-反射镜，7-叠阵发出的激光；8-指示光；9-激光与指示光合束光；10-反馈光。
具体实施方式
如图1所示，防光反馈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、偏振合束片2、四分之一波片3、吸光板4、指示光源5和反射镜6。半导体激光器叠阵1具有多个巴条，偏振态一致，偏振态为TE。在半导体激光器叠阵1出光方向设置偏振合束片2。所述的偏振合束片2对TE光透射，对TM光进行反射。
在偏振合束片2后设置的四分之一波片3可将激光的偏振态旋转45°，在半导体激光器叠阵1中部巴条激光出射光路上设置指示光反射镜6，在指示光反射镜6后设置防光反馈系统（偏振合束片2、四分之一波片3）。
因所设置的反射镜6只在中部巴条对应位置处且反射镜6的面积只需覆盖指示光源发出的指示光即可，尽可能减小反射镜6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。
半导体激光器叠阵1所发出偏振态为TE的激光7，与指示光经反射镜6进行合束后形成合束光9，通过偏振合束片2后，合束光9透射至四分之一波片3，偏振态旋转45°后合束光9光射至加工工件表面，部分光垂直反射回来，反馈光再次经过四分之一波片3，此时激光的偏振态又旋转了45°形成反馈光10，反馈光10是从最初TE光经过两次45°旋转变为TM光，此时的反馈光10（TM光）入射至偏振合束片2后，偏振合束片2对反馈光10（TM光）进行反射，在经反射后的反馈光10（TM光）出射光路上设置吸光板4，吸收反馈光10（TM光）能量，从而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。
本发明还可以采用两个八分之一波片来替代上述方案中的四分之一波片，能够起到相同的技术效果。

Claims (5)

1.一种防光反馈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，其特征在于：所述半导体激光器叠阵的所有巴条偏振态一致，均发出TE光；在半导体激光器叠阵出光方向设置有偏振合束片，所述偏振合束片对TE光进行透射，对TM光进行反射；在偏振合束片后设置四分之一波片或者两个八分之一波片，用以将光的偏振态旋转45°；在反方向经偏振合束片反射形成的光路上设置有吸光板。
2.根据权利要求1所述的防光反馈的高功率半导体激光加工光源系统，其特征在于：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。
3.根据权利要求2所述的防光反馈的高功率半导体激光加工光源系统，其特征在于：反射镜成45度角设置，指示光源发出的光垂直于半导体激光器叠阵出光光路。
4.根据权利要求3所述的防光反馈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者绿光光源。
5.根据权利要求4所述的防光反馈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偏振合束片之间。
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