CN111367087A - 一种激光器合束装置及合束方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光器合束装置及合束方法，属于激光器设备技术领域，该合束装置包括多列激光器，沿光束出射方向依次设置有准直透镜组、反射镜、三棱镜、聚焦透镜和光纤；所述准直透镜组、反射镜的数量均与所述激光器的数量对应，多列激光器出射的光束经对应的准直透镜组准直之后又经反射镜进行反射，多束光经过对应的反射镜以不同的角度射在所述三棱镜的同一位置，经过三棱镜以相同的方向射向聚焦透镜。本发明结构简单易于实现，并且可以选择性的调节出不同的激光光源。

Description

一种激光器合束装置及合束方法

技术领域

本发明涉及一种激光器合束装置及合束方法，属于激光器设备技术领域。

背景技术

目前激光器由于其光束质量好，散热性强，并且寿命长的优点被广泛的应用于激光切割，激光追踪，光电检测，光学照明，激光美容，激光医疗，激光编码等各个领域。一方面是高光束质量、高功率的激光器，一方面是不同的激光光源的激光器。它们在应用中都至关重要。对于获得不同的激光光源，一般的途径是反射镜直接合束之后聚焦镜聚焦，或者利用光栅进行选择和合束，但是，反射镜直接合束，其合束精度比较低，利用光栅进行选择和合束，光栅价格比较高，很大程度上阻碍着激光器在生活和工业中的应用。

中国专利文献CN 207398582U公开了一种多色激光器合束装置，该装置包括多个相互并联的具有不同波长的激光器，多个相互并联的准直透镜，准直透镜分别位于相对应的半导体激光器的输出光路上，用于合束的合束镜组，合束镜组的输入端位于所述准直透镜的输出光路上。多色半导体激光器合束装置还包括多个相互并联的棱镜对，棱镜对分别位于相对应的准直透镜的输出光路上，合束镜组的输入端位于棱镜对的输出光路上，合束镜组包括反射镜和透反镜。该多色激光器合束装置结构简单、紧凑，体积小、低成本等优点。该申请中准直镜组、棱镜组、合束镜组、耦合透镜等，用到的光学镜件较多，光路调整较为繁琐。最重要的是该申请的合束光经过反射镜后直接通过耦合透镜进入光纤，没有经过较为专业的光学处理，合束效果欠佳。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种激光器合束装置及合束方法，装置结构简单易于实现，并且可以选择性的调节出不同的激光光源。

本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种激光器合束装置，包括多列激光器，沿光束出射方向依次设置有准直透镜组、反射镜、三棱镜、聚焦透镜和光纤；

所述准直透镜组、反射镜的数量均与所述激光器的数量对应，多列激光器出射的光束经对应的准直透镜组准直之后又经反射镜进行反射，多束光经过对应的反射镜以不同的角度射在所述三棱镜的同一位置，经过三棱镜以相同的方向紧密的射向聚焦透镜。本发明中，发射镜的角度可根据多列激光器之间的距离、以及三棱镜的位置进行灵活调整，只要保证多束光通过反射镜射在三棱镜的同一位置即可。

优选的，所述准直透镜组包括快轴准直透镜、慢轴准直透镜，其目的是对光束在快轴方向和慢轴方向对光束进行准直。

优选的，所述激光器为两列以上，每一列的个数为一个或多个，对应的，所述准直透镜组、反射镜的数量也为两个以上。

优选的，所述激光器为波长可选的激光器，多列激光器的波长可以不同，这样可以根据需要选择合适的波长的激光器，从而获得不同的激光器耦合光源。

优选的，所述三棱镜为普通的市售三棱镜，可以起到分光合束的作用。

优选的，所述反射镜上镀有与激光器波长相同的增反膜，波长不同，反光镜上的增反膜选择不同。

优选的，所述反射镜既可以是平面反射镜也可以为反射棱镜。

优选的，所述聚焦透镜上镀有与所述激光器的波长相同的增透膜，所述聚焦透镜为非球面透镜或球面透镜，或者是两个慢轴准直透镜的组合。

另一方面，本发明还提供一种上述激光器合束装置的合束方法，包括：

多列激光器出射的光束经与其对应的准直透镜组经反射镜进行反射，多束光经对应的反射镜以不同的角度射在所述三棱镜的同一位置，不同光束经过三棱镜的合束再经过聚焦透镜聚焦，最后经光纤出射。

本发明与现有技术相比，装置中反射镜反射的光束经过三棱镜合束之后才进入聚焦透镜，利用了三棱镜的分光效应的逆原理，不同波长的光束经过三棱镜之后可以形成更加均匀、更加紧密的平行合成光，再经过聚焦透镜进入光纤。

本发明的有益效果为：

1)本发明主要是通过反射镜将不同波长的光束以不同的反射角反射在三棱镜上的相同位置，根据反向分光原理将不同的波长的光束进行合束，光束再经过聚焦透镜到达光纤。

2)本发明可以选择性的调出不同光色的激光光源，可以根据选择不同的波长的激光而实现输出不同的激光光源的目的。

3)本发明的装置结构简单，经过合束提高了激光器的功率，并且很大程度上降低了光纤耦合的成本，相比于传统合束利用光栅来调节光色，本发明利用三棱镜成本更低，易于实现并且易于工业化生产和生活化应用。

4)本发明的三棱镜适用于跨宽波普的分光和合束，而光栅一般适用于波长连续的光波的分光和合束，调节光源的光色大多都是对宽光谱进行合束，所以三棱镜具有非常大的优势。

5)本发明既具有得到目标光色又规避频谱的作用。

附图说明

图1为本发明的一种激光器合束装置其中一种实施例的结构示意图；

其中：1-激光器，2-慢轴准直透镜，3-反射镜，4-三棱镜，5-聚焦透镜，6-光纤。

具体实施方式：

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。

实施例1：

如图1所示，一种激光器合束装置，包括3列激光器，为第一激光器、第二激光器和第三激光器，分别沿光束出射方向依次设置有准直透镜组、反射镜3、三棱镜4、聚焦透镜5和光纤6，准直透镜组包括快轴准直透镜、慢轴准直透镜2；

准直透镜组、反射镜3的数量均为3个，与第一激光器、第二激光器和第三激光器相对应，3列激光器出射的光束经对应的准直透镜组准直之后又经反射镜3进行反射，三束光经过对应的反射镜3以不同的角度射在三棱镜3的同一位置，经过三棱镜3以相同的方向紧密的射向聚焦透镜5，反射镜3上镀有与激光器波长相同的增反膜，聚焦透镜5上镀有与激光器的波长相同的增透膜；

第一激光器为波长635纳米红光的激光器，第二激光器为波长525纳米的绿光激光器，第三激光器为波长460纳米的蓝光激光器，三束光经过相对应的反射镜3反射打在三棱镜4上，反射镜3的角度非常重要，直接关乎到调节光束的质量，可以通过观察经过三棱镜4之后的光束的颜色改变来判断反射镜3的位置以及角度，当三束光经过三棱镜4合束，变为白光并且为平行光束时，此时的反射镜3的角度为合适的，三棱镜4之后的平行光束经聚焦透镜耦合进入光纤。

本实施例1产生的光束更加自然均匀，本实施例1可以应用到指示灯信号灯以及白光照明等装置中。

实施例2：

一种激光器合束装置，包括2列激光器，为第一激光器和第二激光器，分别沿光束出射方向依次设置有准直透镜组、反射镜3、三棱镜4、聚焦透镜5和光纤6，准直透镜组包括快轴准直透镜、慢轴准直透镜2，反射镜3上镀有与激光器波长相同的增反膜，聚焦透镜5上镀有与激光器的波长相同的增透膜；

准直透镜组、反射镜3的数量均为2个，与第一激光器和第二激光器数量相对应，2列激光器出射的光束经对应的准直透镜组准直之后又经反射镜3进行反射，两束光经过对应的反射镜3以不同的角度射在三棱镜4的同一位置，经过三棱镜4以相同的方向紧密的射向聚焦透镜5；

第一激光器为波长为635纳米的红光，第二激光器为波长525纳米的绿光，这样两束光束经过反射镜3反射到三棱镜4，形成品红色的平行光束，反射镜3的反射角度非常重要，可以根据三棱镜4输出的光束颜色来判断反射镜角度是否调节的合适。

实施例3：

一种激光器合束装置，包括4列激光器，为第一激光器、第二激光器、第三激光器和第四激光器，分别沿光束出射方向依次设置有准直透镜组、反射镜3、三棱镜4、聚焦透镜5和光纤6，准直透镜组包括快轴准直透镜、慢轴准直透镜2，反射镜3上镀有与激光器波长相同的增反膜，聚焦透镜5上镀有与激光器的波长相同的增透膜；

准直透镜组、反射镜3的数量均为4个，与激光器的数量相对应，四列激光器出射的光束经对应的准直透镜组准直之后又经反射镜3进行反射，四束光经过对应的反射镜3以不同的角度射在三棱镜4的同一位置，经过三棱镜4以相同的方向紧密的射向聚焦透镜5；

第一激光器为波长635纳米红光的激光器，第二激光器为波长525纳米的绿光激光器，第三激光器为波长460纳米的蓝光激光器，第四激光器为波长580纳米的黄光激光器，四束光经过三棱镜4合束之后形成另一种白光，该光束依旧是平行光，经过聚焦透镜5之后耦合进光纤6。不同波长的光束经过三棱镜之后形成的新的光束都会形成一种新的颜色，并且光束质量非常的自然均匀。

实施例4：

一种激光器合束装置，结构如实施例1所示，所不同的是，每列激光器的个数为多个，不同光色的激光器不再是一个，多个同光色的激光器同时工作，可以实现大功率，在大功率下可实现光色而规避特殊频谱。

实施例5：

一种实施例1的激光器合束装置的合束方法，包括：

三列激光器出射的光束经与其对应的准直透镜组经反射镜3进行反射，三束光经对应的反射镜3以不同的角度射在三棱镜4的同一位置，不同光束经过三棱镜4的合束再经过聚焦透镜5聚焦，最后经光纤6出射。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种激光器合束装置，其特征在于，包括多列激光器，沿光束出射方向依次设置有准直透镜组、反射镜、三棱镜、聚焦透镜和光纤；

所述准直透镜组、反射镜的数量均与所述激光器的数量对应，多列激光器出射的光束经对应的准直透镜组准直之后又经反射镜进行反射，多束光经过对应的反射镜以不同的角度射在所述三棱镜的同一位置，经过三棱镜以相同的方向射向聚焦透镜。

2.根据权利要求1所述的激光器合束装置，其特征在于，所述准直透镜组包括快轴准直透镜、慢轴准直透镜。

3.根据权利要求2所述的激光器合束装置，其特征在于，所述激光器为两列以上，每一列激光器的个数为一个或多个，所述准直透镜组、反射镜的数量也为两个以上。

4.根据权利要求3所述的激光器合束装置，其特征在于，所述反射镜上镀有与激光器波长相同的增反膜。

5.根据权利要求4所述的激光器合束装置，其特征在于，所述聚焦透镜上镀有与激光器波长相同的增透膜。

6.根据权利要求5所述的激光器合束装置，其特征在于，多列激光器分别为第一激光器、第二激光器和第三激光器，所述准直透镜组、反射镜的数量均为3个，与第一激光器、第二激光器和第三激光器相对应，所述第一激光器为波长635纳米红光的激光器，所述第二激光器为波长525纳米的绿光激光器，所述第三激光器为波长460纳米的蓝光激光器，三束光经过相对应的反射镜反射在三棱镜的同一位置上，三束光经过三棱镜合束，变为白光的平行光束。

7.根据权利要求5所述的激光器合束装置，其特征在于，多列激光器分别为第一激光器和第二激光器，所述准直透镜组、反射镜的数量均为2个，与第一激光器、第二激光器相对应，所述第一激光器为波长为635纳米的红光，所述第二激光器为波长525纳米的绿光，两束光经过相对应的反射镜反射在三棱镜的同一位置上，形成品红色的平行光束。

8.根据权利要求5所述的激光器合束装置，其特征在于，多列激光器分别为第一激光器、第二激光器、第三激光器和第四激光器，所述准直透镜组、反射镜的数量均为4个，与第一激光器、第二激光器、第三激光器和第四激光器相对应，所述第一激光器为波长635纳米红光的激光器，所述第二激光器为波长525纳米的绿光激光器，所述第三激光器为波长460纳米的蓝光激光器，所述第四激光器为波长580纳米的黄光激光器，四束光经过三棱镜合束之后形成另一种白色的平行光束。

9.一种权利要求1所述的激光器合束装置的合束方法，其特征在于，包括：

多列激光器出射的光束经与其对应的准直透镜组经反射镜进行反射，多束光经对应的反射镜以不同的角度射在所述三棱镜的同一位置，不同光束经过三棱镜的合束再经过聚焦透镜聚焦，最后经光纤出射。

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