CN103944065B - 改变半导体激光器bar慢轴方向光场分布的方法 - Google Patents

Abstract

改变半导体激光器bar慢轴方向光场分布的方法，主要步骤包括：选取bar条具有数个不同条宽的半导体激光阵列器件；将各发光单元条宽按一定方式依次排列光刻；在所述排列中各相邻阵列器件之间，选取不同的间距；根据特定要求，将所述半导体激光阵列器件的条宽和间距按照一定的尺寸光刻，使bar慢轴方向光场按所述特定要求分布。本发明方法直接从半导体激光器的光源入手，实现慢轴方向光场分布的改变，不仅可以使半导体激光bar获得特定要求的慢轴方向光场分布，提高了激光熔覆的效率和熔覆层的硬度，而且还避免了其结构的复杂化，使其得到更加广泛的应用。

Description

改变半导体激光器bar慢轴方向光场分布的方法

技术领域

本发明涉及半导体激光技术领域，尤其涉及一种改变半导体激光器bar慢轴方向光场分布的方法。

背景技术

由于半导体激光器具有较高的光电转换效率、可靠的工作稳定性、紧凑的体积和简单的驱动要求等众多优点，使其在激光加工、军事国防、医疗卫生等领域中的应用越来越广泛。半导体激光器的慢轴方向模式比较复杂，该方向的光场分布是半导体激光器一项重要的特性，它对半导体激光器的应用具有重要的参考意义。不同的应用领域对其慢轴的光场分布也会有不同的要求。近年来，市场上常见的半导体激光器慢轴方向的光场分布，多是双峰或者单峰结构的分布，然而这两种光场分布不能满足某些特定的使用要求。这就限制了半导体激光器在某些特定领域的应用。

目前，有关改变半导体激光器慢轴方向光场分布的方法较少见，现有的这些方法多以光束整形为主。然而，对于许多特殊的光场分布，无法仅靠光束整形的方法获得，而且使用光束整形方法，势必会使半导体激光器结构变得更加复杂，不利于其小型化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种改变半导体激光器bar慢轴方向光场分布的方法，不仅可以获得特定要求的慢轴方向光场分布，而且还能避免半导体激光器结构的复杂化。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：改变半导体激光器bar慢轴方向光场分布的方法，主要步骤包括：

选取bar条具有数个不同条宽的半导体激光阵列器件；

将各发光单元条宽按一定方式依次排列光刻；

在所述排列中各相邻阵列器件之间，选取不同的间距；

根据特定要求，将所述半导体激光阵列器件的条宽和间距按照一定的尺寸光刻，使bar慢轴方向光场按所述特定要求分布。

较佳的是，所述各阵列器件条宽排列方式为按照从左至右依次排列成为条形阵列。

较佳的是，所述半导体激光阵列器件为非均匀的发光条形阵列，所述非均匀的发光条形阵列是指由具有至少一个不同的条宽和至少一个不同的间距形成的bar发光条形阵列。

较佳的是，所述使bar慢轴方向光场按所述特定要求分布，是通过改变各阵列器件的条宽和间距，获得bar慢轴方向光场分布为平顶化的光场分布。

与现有技术相比，本发明利用半导体激光器bar条的条宽和间距不同的半导体激光器件，其慢轴方向光场分布不同的原理，通过改变bar中发光单元的条宽和间隔，使bar慢轴方向光场按特定要求分布，从而满足特定的使用要求。该方法直接从半导体激光器的光源入手，实现慢轴方向光场分布的改变，不仅可以使半导体激光bar获得特定要求的慢轴方向光场分布，提高了激光熔覆的效率和熔覆层的硬度，而且还避免了其结构的复杂化，使其得到更加广泛的应用。

以下将结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，该实施例仅用于解释本发明。并不对本发明的保护范围构成限制。

附图说明

图1为根据本发明的实施例，方案一半导体激光器bar结构示意图；

图2为图1所示单bar结构的半导体激光器慢轴光场分布示意图；

图3为根据本发明的实施例，方案二半导体激光器bar结构示意图；

图4为图3所示单bar结构的半导体激光器慢轴光场分布示意图。

附图标记说明：

1-方案一半导体激光器bar发光单元的条宽；

2-方案一半导体激光器bar发光单元的间距；

1′-方案二半导体激光器bar发光单元的条宽；

2′-方案二半导体激光器bar发光单元的间距。

具体实施方式

本发明改变半导体激光器bar慢轴方向光场分布的方法，是通过改变bar中各发光单元的条宽1、1′和间距2、2′，设计出非均匀发光条形阵列，来改变其慢轴方向光场分布。其中，所述非均匀发光条形阵列，是指由具有至少一个不同的条宽1、1′和至少一个不同的间距2、2′所形成的bar发光条形阵列，因此避免了半导体激光器成为均匀的bar，而使光场叠加时产生光场的分布为单峰或双峰的光场分布的情况发生。

本发明按照特定的条宽1、1′和间距2、2′生长成半导体激光器bar。通过各发光单元的光场叠加最后将半导体激光器bar的光场分布叠加成平顶化的光场分布。

实施例：

本实施例以半导体激光器bar慢轴方向光场为平顶化分布为例，结合图1至图4详细说明之。

半导体激光器bar的发光单元个数、条宽1、1′及间距2、2′的选取，可以根据最终所需的功率和填充因子来确定，根据功率和填充因子的大小确定半导体激光器bar的发光单元的设计。

方案一：根据本发明的实施例，单bar由五个发光单元组成，半导体激光器bar的结构如图1所示。

半导体激光阵列器bar的发光单元的条宽1和间距2按照从左至右依次为:

条宽1：100um，150um，120um，130um，100um

间距2：450um，460um，480um，500um

五个发光单元的各自的慢轴方向光场经光场的叠加后，整个bar的慢轴光场分布为平顶化分布，如图2所示。

方案二：根据本发明的实施例，单bar由五个发光单元组成，半导体激光器bar的结构如图3所示。

半导体激光阵列器bar的发光单元的条宽1′和间距2′按照从左至右依次为:

条宽1：100um，140um，110um，130um，120um

间距2：450um，460um，460um，500um

五个发光单元的各自的慢轴方向光场经光场的叠加后，整个bar的慢轴光场分布为平顶化分布，如图4所示。

相对于单峰形式和双峰形式的慢轴方向光场分布，平顶化的光场分布使得半导体激光器光斑的能量分布更加均匀，半导体激光光束为平顶分布的矩形结构，在熔覆领域优于光斑模式呈圆形的近高斯分布的光纤激光器、固体激光器和CO2激光器。具有熔覆效率高、速度快、能耗低、熔覆层深度分布均匀和热影响区小的优点，从而可实现大面积光斑的快速激光熔覆、提高了激光熔覆的效率和熔覆层的硬度。可广泛应用于矿山机械、石油化工、发电站设备、航空冶金、工业模具等行业。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.改变半导体激光器bar慢轴方向光场分布的方法，主要步骤包括：

选取bar条具有数个不同条宽的半导体激光阵列器件；

将各发光单元条宽按从左至右依次排列光刻；

在所述排列中各相邻阵列器件之间，选取不同的间距；

根据特定要求，所述特定要求为通过改变各阵列器件的条宽和间距，获得bar慢轴方向光场分布为平顶化的光场分布的要求，将所述半导体激光阵列器件的条宽和间距按照特定要求所选择的条宽和间距尺寸光刻，使bar慢轴方向光场按所述特定要求分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体激光阵列器件为非均匀的发光条形阵列，所述非均匀的发光条形阵列是指由具有至少一个不同的条宽和至少一个不同的间距形成的bar发光条形阵列。