CN107946898A - 一种半导体激光器合束装置及合束方法 - Google Patents

一种半导体激光器合束装置及合束方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107946898A
CN107946898A CN201711171795.2A CN201711171795A CN107946898A CN 107946898 A CN107946898 A CN 107946898A CN 201711171795 A CN201711171795 A CN 201711171795A CN 107946898 A CN107946898 A CN 107946898A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor laser
group
light
fast
grating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711171795.2A
Other languages
English (en)
Inventor
佟存柱
孙方圆
赵宇飞
舒世立
汪丽杰
侯冠宇
田思聪
王立军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS filed Critical Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority to CN201711171795.2A priority Critical patent/CN107946898A/zh
Publication of CN107946898A publication Critical patent/CN107946898A/zh
Priority to US16/048,880 priority patent/US10333265B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H01S5/143—Littman-Metcalf configuration, e.g. laser - grating - mirror
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08086—Multiple-wavelength emission
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0071—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for beam steering, e.g. using a mirror outside the cavity to change the beam direction
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0977—Reflective elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08004—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
    • H01S3/08009—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection using a diffraction grating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2383—Parallel arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1092—Multi-wavelength lasing
    • H01S5/1096—Multi-wavelength lasing in a single cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4012—Beam combining, e.g. by the use of fibres, gratings, polarisers, prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • H01S5/4062—Edge-emitting structures with an external cavity or using internal filters, e.g. Talbot filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4075—Beam steering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06754—Fibre amplifiers
    • H01S3/06758—Tandem amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/0818—Unstable resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • H01S5/0287—Facet reflectivity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/148—External cavity lasers using a Talbot cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/5027—Concatenated amplifiers, i.e. amplifiers in series or cascaded

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

本发明公开了一种半导体激光器合束装置及合束方法，合束装置包括：半导体激光器组、快轴准直镜组、慢轴准直镜组、快轴慢轴交换装置、傅立叶变换透镜、光栅以及反射镜；其中，半导体激光器组用于发射出方向相同的光束组；快轴准直镜组用于减小光束组的快轴方向发散角；慢轴准直镜组用于减小光束组的慢轴方向发散角；快轴慢轴交换装置用于交换光束组的快轴方向和慢轴方向；傅立叶变换透镜用于将光束组进行傅立叶变换且聚焦；光栅用于对聚焦后的光进行衍射；反射镜用于接收衍射后的光，将一部分光反馈至光栅，进而反馈到半导体激光器的后腔面实现稳定的外腔锁定，以使另一部分光束增强进行输出。实现了超越单管的光束质量。

Description

一种半导体激光器合束装置及合束方法
技术领域
本发明涉及半导体激光器技术领域，更具体地说，尤其涉及一种半导体激光器合束装置及合束方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，半导体激光器已广泛应用于人们的日常生活以及工作中，为人们的生活带来了极大的便利。
半导体激光器在效率、体积、寿命以及集成化等方面具有显著的优点，在工业以及军事等领域有着很大的应用前景，但是半导体激光器往往功率第、发散角大以及光束质量差等问题不能满足民用、工业以及军事等领域的需求。
现有的半导体激光器合束方法有很多种，例如，空间合束、波导合束、光谱合束、相干合束以及偏振合束等。其中，相干合束和光谱合束在改善光束质量方面有明显的优势，但是也未能超越单管的光束质量，传统的涉及到外腔合束方法中，输出耦合镜是必不可少的一个装置，但是，合束系统最终不会超过单元器件的光束质量。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种半导体激光器合束装置及合束方法，在保证半导体激光器功率不变的情况下，实现了超越单管的光束质量。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种半导体激光器合束装置，所述半导体激光器合束装置包括：半导体激光器组、快轴准直镜组、慢轴准直镜组、快轴慢轴交换装置、傅立叶变换透镜、光栅以及反射镜；
所述半导体激光器组发射出方向相同的光束组，所述光束组依次通过所述快轴准直镜组、所述慢轴准直镜组、所述快轴慢轴交换装置、所述傅立叶变换透镜、所述光栅以及所述反射镜；
其中，所述快轴准直镜组用于减小所述光束组的快轴方向发散角；所述慢轴准直镜组用于减小所述光束组的慢轴方向发散角；所述快轴慢轴交换装置用于交换所述光束组的快轴方向和慢轴方向；所述傅立叶变换透镜用于将所述光束组进行傅立叶变换且聚焦；所述光栅用于对聚焦后的光进行衍射；所述反射镜用于接收衍射后的光，将一部分光反馈至所述光栅，进而反馈到半导体激光器的后腔面实现稳定的外腔锁定，以使另一部分光束增强进行输出。
优选的，在上述半导体激光器合束装置中，所述半导体激光器组包括至少两个半导体激光器；所述快轴准直镜组包括至少两个快轴准直镜，且每个所述快轴准直镜与每个半导体激光器相对应设置；所述慢轴准直镜组包括至少两个慢轴准直镜，且每个慢轴准直镜与每个快轴准直镜相对应设置。
优选的，在上述半导体激光器合束装置中，所述半导体激光器组为单管半导体激光器组合。
优选的，在上述半导体激光器合束装置中，所述半导体激光器组为线阵半导体激光器组合。
优选的，在上述半导体激光器合束装置中，所述半导体激光器组为迭阵半导体激光器组合。
优选的，在上述半导体激光器合束装置中，所述快轴准直镜组中的每个快轴准直镜均设置有减反膜。
优选的，在上述半导体激光器合束装置中，所述慢轴准直镜组中的每个慢轴准直镜均设置有减反膜。
优选的，在上述半导体激光器合束装置中，所述光栅为反射型衍射光栅。
优选的，在上述半导体激光器合束装置中，所述光栅为透射型衍射光栅。
本发明还提供了一种合束方法，基于上述任一项所述的半导体激光器合束装置，所述合束方法包括：
所述快轴准直镜以及慢轴准直镜将所述半导体激光器组发射出方向相同的光束组形成平行光进行输出；
所述快轴慢轴交换装置将所述平行光的快轴方向和慢轴方向进行交换；
所述傅立叶变换透镜将所述平行光进行傅立叶变换，且将所述平行光聚焦；
所述光栅接收聚焦后的光，对聚焦后的光进行衍射；
所述反射镜接收衍射后的光，将一部分光反馈至所述光栅，进而反馈到半导体激光器的后腔面实现稳定的外腔锁定，以使另一部分光束增强进行输出。
通过上述描述可知，本发明提供的一种半导体激光器合束装置包括：半导体激光器组、快轴准直镜组、慢轴准直镜组、快轴慢轴交换装置、傅立叶变换透镜、光栅以及反射镜；所述半导体激光器组发射出方向相同的光束组，所述光束组依次通过所述快轴准直镜组、所述慢轴准直镜组、所述快轴慢轴交换装置、所述傅立叶变换透镜、所述光栅以及所述反射镜；
其中，所述快轴准直镜组用于减小所述光束组的快轴方向发散角；所述慢轴准直镜组用于减小所述光束组的慢轴方向发散角；所述快轴慢轴交换装置用于交换所述光束组的快轴方向和慢轴方向；所述傅立叶变换透镜用于将所述光束组进行傅立叶变换且聚焦；所述光栅用于对聚焦后的光进行衍射；所述反射镜用于接收衍射后的光，将一部分光反馈至所述光栅，进而反馈到半导体激光器的后腔面实现稳定的外腔锁定，以使另一部分光束增强进行输出。
通过使用反射镜代替传统的设置在半导体激光器外腔端面的输出耦合镜，实现一种小角度V型腔合束方法，这种方法在保证半导体激光器功率不变的情况下，实现了超越单管的光束质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种半导体激光器合束装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种半导体激光器合束装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种反射镜与合束光斑的原理示意图；
图4为本发明实施例提供的一种小角V型腔的锁模原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种半导体激光器合束装置的结构示意图。
所述半导体激光器合束装置包括：半导体激光器组1、快轴准直镜组2、慢轴准直镜组3、快轴慢轴交换装置401、傅立叶变换透镜501、光栅以及反射镜701；
所述半导体激光器组1发射出方向相同的光束组，所述光束组依次通过所述快轴准直镜组2、所述慢轴准直镜组3、所述快轴慢轴交换装置401、所述傅立叶变换透镜501、所述光栅以及所述反射镜701；其中，所述快轴准直镜组2用于减小所述光束组的快轴方向发散角；所述慢轴准直镜组3用于减小所述光束组的慢轴方向发散角；所述快轴慢轴交换装置401用于交换所述光束组的快轴方向和慢轴方向；所述傅立叶变换透镜501用于将所述光束组进行傅立叶变换且聚焦；所述光栅用于对聚焦后的光进行衍射；所述反射镜701用于接收衍射后的光，选择性的将一部分光反馈至所述光栅，进而反馈到半导体激光器的后腔面实现稳定的外腔锁定，以使另一部分光束增强进行输出。
具体的，所述反射镜701与光的慢轴方向相切设置，且所述反射镜701的形状、反射率、大小在本发明实施例中均不作限定，可根据具体情况而定。
其中，所述半导体激光器组1包括至少两个半导体激光器，如图1所示，所述半导体激光器组包括101、102、….、10n个半导体激光器，可选的，每个半导体激光器的前腔面均设置有减反膜或设置代替减反膜的衍射光学元件，例如反射镜等，其中，n为0或正整数。
需要说明的是，所述减反膜的反射率和膜系相对于半导体激光器的激射波长而定，在本发明实施例中并不作限定。
所述快轴准直镜组2包括至少两个快轴准直镜，且每个所述快轴准直镜与每个半导体激光器相对应设置，如图1所示，所述快轴准直镜组2包括201、202、….、20n个快轴准直镜，并且，在每个半导体激光器的光路输出前端设置相对应的快轴准直镜，所述快轴准直镜的数量与所述半导体激光器的数量相匹配，其中，n为0或正整数。
可选的，每个快轴准直镜均设置有减反膜，用于减少光束的反射。具体的，所述快轴准直镜组2用于减小半导体激光器组1发射出的光束组的快轴方向发散角，实现快轴方向近平行光输出的作用。
所述慢轴准直镜组3包括至少两个慢轴准直镜，且每个慢轴准直镜与每个快轴准直镜相对应设置，如图1所示，所述慢轴准直镜组包括301、302、….、30n个慢轴准直镜，并且，所述快轴准直镜的数量和所述半导体激光器的数量和所述慢轴准直镜的数量相匹配，其中，n为0或正整数。
可选的，每个慢轴准直镜均设置有减反膜，用于减少光束的反射。具体的，所述慢轴准直镜用于减小半导体激光器组发射出的光束组的慢轴方向发散角，实现慢轴方向近平行光输出的作用。
进一步的，所述半导体激光器组1为单管半导体激光器组合。
进一步的，所述半导体激光器组1为线阵半导体激光器组合。
进一步的，所述半导体激光器组1为迭阵半导体激光器组合。
其中，所述傅立叶变换透镜501用于将所述光束组进行傅立叶变换且聚焦，需要说明的是，可以通过调整所述半导体激光器组1的位置关系，使所述半导体激光器组1发出的光束组直接聚焦。
其中，所述快轴慢轴交换装置401可选为BTS(Beam Transformation System)装置。
如图1所示，所述光栅为透射型衍射光栅601，所述光栅用于对聚焦后的光进行衍射。
基于所述透射型衍射光栅601而言，本发明还提供了一种合束方法，所述合束方法包括：
所述快轴准直镜2以及慢轴准直镜3将所述半导体激光器组1发射出方向相同的光束组形成平行光进行输出；
所述快轴慢轴交换装置401将所述平行光的快轴方向和慢轴方向进行交换；
所述傅立叶变换透镜501将所述平行光进行傅立叶变换，且将所述平行光聚焦；
所述光栅接收聚焦后的光，对聚焦后的光进行衍射；
所述反射镜701接收衍射后的光，将一部分光反馈至所述光栅，进而反馈到半导体激光器的后腔面实现稳定的外腔锁定，以使另一部分光束增强进行输出。
也就是说，半导体激光器组1发射出的方向相同的光数组，依次通过所述快轴准直镜组2以及慢轴准直镜组3，以近平行光输出，再经过快轴慢轴交换装置401，实现快轴慢轴方向的转换，再经过傅立叶变换透镜501，入射到透射型衍射光栅601上，根据光栅方程2dsinθLittrow＝mλ，m为衍射级次，一般的，衍射级次取-1级，不同的激光器的波长被锁在λ1、λ2、….、λn1，也具有改善半导体激光器模式的作用，θLittrow为透射型光栅的闪耀角，n1为正整数，d为光栅周期，透射型衍射光栅601的衍射光入射到反射镜701上，如图3所示，一部分光经过反射镜701反馈至所述透射型衍射光栅601，进而反馈到半导体激光器的后腔面实现半导体激光器的外腔锁定和输出，如图4所示，以使另一部分光与该后腔面形成小角度V型腔进行输出。
参考图2，图2为本发明实施例提供的另一种半导体激光器合束装置的结构示意图，相比较图1而言，图2中，所述光栅为反射型衍射光栅602，用于对聚焦后的光进行衍射。
基于反射型衍射光栅602而言，本发明还提供了一种合束方法，所述合束方法包括：
所述快轴准直镜2以及慢轴准直镜3将所述半导体激光器组1发射出方向相同的光束组形成平行光进行输出；
所述快轴慢轴交换装置401将所述平行光的快轴方向和慢轴方向进行交换；
所述傅立叶变换透镜501将所述平行光进行傅立叶变换，且将所述平行光聚焦；
所述光栅接收聚焦后的光，对聚焦后的光进行衍射；
所述反射镜701接收衍射后的光，将一部分光反馈至所述光栅，进而反馈到半导体激光器的后腔面实现稳定的外腔锁定，以使另一部分光束增强进行输出。
也就是说，半导体激光器组1发射出的方向相同的光数组，依次通过所述快轴准直镜组2以及慢轴准直镜组3，以近平行光输出，再经过快轴慢轴交换装置401，实现快轴慢轴方向的转换，再经过傅立叶变换透镜501，入射到反射型衍射光栅602上，反射型衍射光栅602以非闪耀角入射，经过反射型衍射光栅602的选模以及衍射作用，反射型衍射光栅602的衍射光入射到反射镜701上，如图3所示，一部分光经过反射镜701反馈至所述反射型衍射光栅602，进而反馈到半导体激光器的后腔面实现半导体激光器的外腔锁定和输出，如图4所示，以使另一部分光与该后腔面形成小角度V型腔进行输出。
通过上述描述可知，本发明提供的一种半导体激光器合束装置及合束方法，通过使用反射镜代替传统的设置在半导体激光器外腔端面的输出耦合镜，保证半导体激光器功率不变的情况下，实现了超越单管的光束质量。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种半导体激光器合束装置，其特征在于，所述半导体激光器合束装置包括：半导体激光器组、快轴准直镜组、慢轴准直镜组、快轴慢轴交换装置、傅立叶变换透镜、光栅以及反射镜；
所述半导体激光器组发射出方向相同的光束组，所述光束组依次通过所述快轴准直镜组、所述慢轴准直镜组、所述快轴慢轴交换装置、所述傅立叶变换透镜、所述光栅以及所述反射镜；
其中，所述快轴准直镜组用于减小所述光束组的快轴方向发散角；所述慢轴准直镜组用于减小所述光束组的慢轴方向发散角；所述快轴慢轴交换装置用于交换所述光束组的快轴方向和慢轴方向；所述傅立叶变换透镜用于将所述光束组进行傅立叶变换且聚焦；所述光栅用于对聚焦后的光进行衍射；所述反射镜用于接收衍射后的光，将一部分光反馈至所述光栅，进而反馈到半导体激光器的后腔面实现稳定的外腔锁定，以使另一部分光束增强进行输出。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器合束装置，其特征在于，所述半导体激光器组包括至少两个半导体激光器；所述快轴准直镜组包括至少两个快轴准直镜，且每个所述快轴准直镜与每个半导体激光器相对应设置；所述慢轴准直镜组包括至少两个慢轴准直镜，且每个慢轴准直镜与每个快轴准直镜相对应设置。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器合束装置，其特征在于，所述半导体激光器组为单管半导体激光器组合。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器合束装置，其特征在于，所述半导体激光器组为线阵半导体激光器组合。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器合束装置，其特征在于，所述半导体激光器组为迭阵半导体激光器组合。
6.根据权利要求1所述的半导体激光器合束装置，其特征在于，所述快轴准直镜组中的每个快轴准直镜均设置有减反膜。
7.根据权利要求1所述的半导体激光器合束装置，其特征在于，所述慢轴准直镜组中的每个慢轴准直镜均设置有减反膜。
8.根据权利要求1所述的半导体激光器合束装置，其特征在于，所述光栅为反射型衍射光栅。
9.根据权利要求1所述的半导体激光器合束装置，其特征在于，所述光栅为透射型衍射光栅。
10.一种合束方法，基于如权利要求1-9任一项所述的半导体激光器合束装置，其特征在于，所述合束方法包括：
所述快轴准直镜以及慢轴准直镜将所述半导体激光器组发射出方向相同的光束组形成平行光进行输出；
所述快轴慢轴交换装置将所述平行光的快轴方向和慢轴方向进行交换；
所述傅立叶变换透镜将所述平行光进行傅立叶变换，且将所述平行光聚焦；
所述光栅接收聚焦后的光，对聚焦后的光进行衍射；
所述反射镜接收衍射后的光，将一部分光反馈至所述光栅，进而反馈到半导体激光器的后腔面实现稳定的外腔锁定，以使另一部分光束增强进行输出。
CN201711171795.2A 2017-11-22 2017-11-22 一种半导体激光器合束装置及合束方法 Pending CN107946898A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711171795.2A CN107946898A (zh) 2017-11-22 2017-11-22 一种半导体激光器合束装置及合束方法
US16/048,880 US10333265B2 (en) 2017-11-22 2018-07-30 Spectral beam combined laser system and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711171795.2A CN107946898A (zh) 2017-11-22 2017-11-22 一种半导体激光器合束装置及合束方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107946898A true CN107946898A (zh) 2018-04-20

Family

ID=61929734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711171795.2A Pending CN107946898A (zh) 2017-11-22 2017-11-22 一种半导体激光器合束装置及合束方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10333265B2 (zh)
CN (1) CN107946898A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108429129A (zh) * 2018-05-08 2018-08-21 中国科学院半导体研究所 多线阵半导体激光器光栅外腔光谱的合束系统及方法
CN108551078A (zh) * 2018-04-26 2018-09-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种半导体激光器合束装置
CN109560458A (zh) * 2019-02-15 2019-04-02 上海高意激光技术有限公司 半导体激光器光谱合束倍频装置
WO2020052515A1 (en) * 2018-09-13 2020-03-19 Ii-Vi Suwtech Inc. Laser beam combining device with an unstable resonator cavity
CN112563879A (zh) * 2020-12-10 2021-03-26 北京工业大学 一种多单管半导体激光器密集波长合束装置
CN112904581A (zh) * 2021-02-05 2021-06-04 西安炬光科技股份有限公司 激光模组、器件、光空间转换方法、中强线光斑形成方法
CN112993747A (zh) * 2021-02-08 2021-06-18 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 一种波长锁定半导体激光器系统
CN113376615A (zh) * 2021-04-27 2021-09-10 探维科技(北京)有限公司 一种显著降低激光雷达高度的发射系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021226544A1 (en) * 2020-05-08 2021-11-11 President And Fellows Of Harvard College Wavelength tunable metasurface based external cavity laser
CN112162379B (zh) * 2020-09-29 2022-10-25 中国电子科技集团公司第十一研究所 能动分块反射镜、激光光谱合成系统及合成方法
US11848541B2 (en) * 2020-12-15 2023-12-19 Ii-Vi Delaware, Inc. Spectral beam combiner with independent wavelength stabilization
US11927769B2 (en) 2022-03-31 2024-03-12 Metalenz, Inc. Polarization sorting metasurface microlens array device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6456756B1 (en) * 1999-10-25 2002-09-24 Aculight Corporation Fiber raman amplifier pumped by an incoherently beam combined diode laser
CN102916341A (zh) * 2012-10-31 2013-02-06 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种单管半导体激光器合束方法
CN105814476A (zh) * 2013-10-14 2016-07-27 通快激光有限责任公司 高亮度密集波复用激光器
CN107272214A (zh) * 2017-07-05 2017-10-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 利用光栅与反射元件实现两次衍射压缩谱宽的光谱合束装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6192062B1 (en) 1998-09-08 2001-02-20 Massachusetts Institute Of Technology Beam combining of diode laser array elements for high brightness and power
US6665471B1 (en) * 2001-08-13 2003-12-16 Nlight Photonics Corporation System and method for optimizing the performance of multiple gain element laser
DE602006007617D1 (de) * 2005-12-16 2009-08-13 Univ Danmarks Tekniske Lasersystem mit segmentiertem diodenlaser
US9823480B2 (en) * 2012-02-22 2017-11-21 TeraDiode, Inc. Wavelength beam combining laser systems with micro-optics

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6456756B1 (en) * 1999-10-25 2002-09-24 Aculight Corporation Fiber raman amplifier pumped by an incoherently beam combined diode laser
CN102916341A (zh) * 2012-10-31 2013-02-06 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种单管半导体激光器合束方法
CN105814476A (zh) * 2013-10-14 2016-07-27 通快激光有限责任公司 高亮度密集波复用激光器
CN107272214A (zh) * 2017-07-05 2017-10-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 利用光栅与反射元件实现两次衍射压缩谱宽的光谱合束装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108551078A (zh) * 2018-04-26 2018-09-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种半导体激光器合束装置
CN108429129A (zh) * 2018-05-08 2018-08-21 中国科学院半导体研究所 多线阵半导体激光器光栅外腔光谱的合束系统及方法
WO2020052515A1 (en) * 2018-09-13 2020-03-19 Ii-Vi Suwtech Inc. Laser beam combining device with an unstable resonator cavity
US20210296858A1 (en) * 2018-09-13 2021-09-23 Ii-Vi Suwtech, Inc. Laser beam combining device with an unstable resonator cavity
CN109560458A (zh) * 2019-02-15 2019-04-02 上海高意激光技术有限公司 半导体激光器光谱合束倍频装置
CN112563879A (zh) * 2020-12-10 2021-03-26 北京工业大学 一种多单管半导体激光器密集波长合束装置
CN112904581A (zh) * 2021-02-05 2021-06-04 西安炬光科技股份有限公司 激光模组、器件、光空间转换方法、中强线光斑形成方法
CN112993747A (zh) * 2021-02-08 2021-06-18 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 一种波长锁定半导体激光器系统
CN113376615A (zh) * 2021-04-27 2021-09-10 探维科技(北京)有限公司 一种显著降低激光雷达高度的发射系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20190157830A1 (en) 2019-05-23
US10333265B2 (en) 2019-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107946898A (zh) 一种半导体激光器合束装置及合束方法
US9596034B2 (en) High brightness dense wavelength multiplexing laser
US11784465B2 (en) Semiconductor laser beam combining device
US9905993B2 (en) Wavelength selective external resonator and beam combining system for dense wavelength beam combining laser
US10666015B2 (en) Laser array beam combination device
CN103487887B (zh) 一种不同波长多光路激光合成和传输装置及其使用方法
CN105428996A (zh) 基于多光栅结构的半导体激光器合束装置及合束方法
CN104332821A (zh) 一种基于双光栅外腔反馈的二极管激光光谱合成装置
CN208062488U (zh) 一种半导体激光器合束装置
CN204156286U (zh) 一种基于双光栅外腔反馈的二极管激光光谱合成装置
WO2009133479A1 (zh) 用于啁啾脉冲放大的光谱调制整形装置
CN102208753A (zh) 多波长联合外腔半导体激光器
CN107624207A (zh) 具有变量反馈控制的密集波长射束合并
JP2014216361A (ja) レーザ装置および光ビームの波長結合方法
CN110109259A (zh) 半导体激光高光束质量高功率输出的合束装置
WO2009133478A1 (zh) 用于啁啾脉冲放大的自准直平面调制光谱调制整形装置
CN105762632A (zh) 大功率激光高亮度光谱合成系统
EP2951641A1 (en) Infrared up-conversion microscope
CN104348555B (zh) 用于光纤通信的半导体激光器
WO2018158892A1 (ja) レーザ発振装置
CN111326952A (zh) 基于片上调控半导体激光芯片的光谱合束装置
CN107453206B (zh) 一种半导体激光器光谱合束系统
CN113488845B (zh) 一种基于光谱合束的多管蓝光半导体倍频方法及装置
RU2621364C1 (ru) Автоколлимационный спектрометр со спектральным разложением в сагиттальном направлении
CN108551078A (zh) 一种半导体激光器合束装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180420

RJ01 Rejection of invention patent application after publication