CN112260063B - 一种半导体激光器单管空间合束装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体激光器单管空间合束装置，该空间合束装置包括若干个双单管单元，各双单管单元包括第一半导体激光器单管、第二偏振反射元件、半波片、第一偏振反射元件和第二半导体激光器单管，且上述器件依次设置；第一半导体激光器单管发出的光束透过第二偏振反射元件，再通过半波片后经过第一偏振反射元件沿第一方向反射出去；第二半导体激光器单管发出的光束透过第一偏振反射元件，再通过半波片后经过第二偏振反射元件沿第二方向反射出去；第一方向和第二方向相同或者相反。本发明通过设置半波片将两个半导体激光器单管互连在一起，使得空间合束装置占用空间减小，尺寸更小，节省器件，成本降低。

Description

一种半导体激光器单管空间合束装置

技术领域

本发明属于半导体激光器制造技术领域，特别涉及一种半导体激光器单管空间合束装置。

背景技术

半导体激光器单管是用半导体材料作为工作物质的激光器，是最实用和重要的一类激光器，具有效率高、结构紧凑、成本低和高可靠性、寿命长等优点，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦，其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成，并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。

但是单个的半导体激光器单管输出功率较低，对多个半导体激光器单管的光束进行合束是获得高功率的方法，空间合束是一种常见的合束方式。现有技术中常用台阶结构进行空间合束，每个台阶上放置1个单管和对应的快轴准直透镜、慢轴准直透镜、反射镜，且每个单管都配有相应的慢轴准直透镜，尺寸较大，成本较高。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种半导体激光器单管空间合束装置，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种半导体激光器单管空间合束装置，其特征在于，所述空间合束装置包括若干个双单管单元，各所述双单管单元包括第一半导体激光器单管、第二偏振反射元件、半波片、第一偏振反射元件和第二半导体激光器单管，且上述器件依次设置；

所述第一半导体激光器单管发出的光束透过所述第二偏振反射元件，再通过所述半波片后经过所述第一偏振反射元件沿第一方向反射出去；

所述第二半导体激光器单管发出的光束透过所述第一偏振反射元件，再通过所述半波片后经过所述第二偏振反射元件沿第二方向反射出去；

所述第一方向和所述第二方向相同或者相反。

可选地，所述第一半导体激光器单管和所述第二偏振反射元件之间设置有第一快轴准直透镜，所述第一偏振反射元件和所述第二半导体激光器单管之间设置有第二快轴准直透镜。

可选地，所述第二偏振反射元件和所述半波片之间，或者所述半波片和所述第一偏振反射元件之间设置有慢轴准直透镜。

可选地，所述第一半导体激光器单管、所述第二偏振反射元件、所述半波片、所述第一偏振反射元件和所述第二半导体激光器单管的中心在同一条直线上。

可选地，所述第一偏振反射元件和所述第二偏振反射元件选自偏振立方体或偏振片。

可选地，所述空间合束装置还包括耦合透镜，用于将所述第一方向的光束和所述第二方向的光束耦合后通过光纤输出。

可选地，各所述双单管单元设置在台阶结构上，且各所述双单管单元设置在不同的台阶上。

可选地，所述台阶结构包括2-30个台阶。

可选地，所述空间合束装置还包括壳体，各所述双单管单元和台阶结构设置在所述壳体内。

可选地，所述第一半导体激光器单管和所述第二半导体激光器单管分别包括热沉和激光器芯片，所述激光器芯片焊接在所述热沉上，所述热沉设置在所述台阶上。

本发明的优点及有益效果是：

本发明提供一种半导体激光器单管空间合束装置，可在每个双单管单元中设置2个半导体激光器单管，通过半波片对单管发出光束的偏振方向旋转一定角度，使光束以旋转前的角度能够透过偏振反射元件，以旋转后的角度能够通过偏振反射元件反射出去，两个单管的光束获得同样的反射角度。通过上述方式，使得空间合束装置减少了器件数量，具有更小的尺寸，并且降低了装置的制造成本。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明的半导体激光器单管空间合束装置的第一半导体激光器单管的光路示意图；

图2为本发明的半导体激光器单管空间合束装置的第二半导体激光器单管的光路示意图；

图3为本发明的实施例1的结构示意图；

图4为本发明的实施例2的结构示意图。

图中：1、2为第一、第二半导体激光器单管，3、4为第一、第二快轴准直透镜，5、6为第一、第二偏振反射单元，7为半波片，8为慢轴准直透镜。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例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。

以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。

图1和图2示出了第一、第二半导体激光器单管的光路示意图。该半导体激光器单管空间合束装置中包括若干个双单管单元，各双单管单元包括第一半导体激光器单管1、第二偏振反射元件6、半波片7、第一偏振反射元件5和第二半导体激光器单管2，且上述器件依次设置。

通过上述的器件，根据图1，第一半导体激光器单管1发出的光束透过第二偏振反射元件6，再通过半波片7后经过第一偏振反射元5沿第一方向反射出去。

根据图2，所第二半导体激光器单管2发出的光束透过第一偏振反射元件5，再通过半波片7后经过第二偏振反射元件7沿第二方向反射出去；第一方向和所述第二方向相同或者相反。然后通过耦合透镜组件将各双单管单元发出的光束耦合在一起，通过光纤输出。

上述技术方案，由于在半波片之前的光束具有可透过偏振反射元件的角度，而经过半波片将其偏振方向旋转后的光束则可以通过偏振反射元件进行反射，双单管单元中的两个单管均通过一套透镜系统反射出去，并获得相同或者相反的光束，从而实现合束耦合。

上述技术方案使得空间合束装置减少了器件数量，具有更小的尺寸，并且降低了装置的制造成本。

优选地，第一半导体激光器单管1和第二偏振反射元件6之间设置有第一快轴准直透镜3，第一偏振反射元件5和第二半导体激光器单管2之间设置有第二快轴准直透镜4。

优选地，第二偏振反射元件6和半波片7之间，或者半波片7和第一偏振反射元件5之间设置有慢轴准直透镜8。

进一步地，第一半导体激光器单管1、所述第二偏振反射元件6、半波片7、第一偏振反射元件5和第二半导体激光器单管2的中心在同一条直线上。优选地，各准直透镜的中心也在上述的同一条直线上

并且，第一偏振反射元件5和第二偏振反射元件6均可选自偏振立方体或偏振片。

偏振片对入射光具有遮蔽和透过的功能，可使纵向光或横向光一种透过，一种遮蔽。它是由偏振膜、内保护膜、压敏胶层及外保护膜层压而成的复合材料。有黑白和彩色二类，按应用又可分成透射、透反射及反透射三类。本发明中的偏振片即采用透反射类型的偏振片。

偏振立方体由两个直角棱镜组成，其中一块的斜面上镀了电介质多层偏光膜。垂直入射一束单色光，偏振立方体允许P偏光通过，而S偏光全部被反射。从而可以实现本发明中既可反射又可透射的功能。

上述零部件的选择仅是示例，其他能够实现相同功能的部件均在本发明的保护范围之中。

在一个实现方式中，空间合束装置还包括耦合透镜(图中未示出)，耦合透镜可以设置一个或两个，用于将所述第一方向的光束和所述第二方向的光束耦合后通过光纤输出。

具体地，参见图3和图4，各双单管单元设置在台阶结构上，且各双单管单元设置在不同的台阶上。

优选地，台阶结构包括2-30个台阶，图3中台阶的个数为10个，当然也可以不作具体的限定，台阶个数根据需要可任意设置。

在具体实现时，空间合束装置还包括壳体，各双单管单元以及台阶结构设置在壳体内。

并且，第一半导体激光器单管1和第二半导体激光器单管中均包括热沉和激光器芯片，激光器芯片焊接在热沉上，热沉设置在台阶上。

上述描述中的各部件的选择只是作为示例，其他相同或者相似的部件均在本发明的保护范围之内。

下面以设置在台阶结构的双单管单元为例，详细说明本发明的具体实施例。

实施例1

如图3，每个双单管单元包含2个单管(1、2)、2个快轴准直透镜(3、4)、2个偏振片(5、6)、1个半波片7和1个慢轴准直透镜8。双单管单元中第一半导体激光器单管1出射的光束沿+x方向传播，先透过与第二半导体激光器单管2对应的第二偏振反射元件6，再依次经过半波片7和慢轴准直透镜8，再由与第一半导体激光器单管1对应的第一偏振反射元件5反射后沿+z方向传播。双单管单元中第二半导体激光器单管2出射的光束沿-x方向传播，先透过与第1个单元对应的偏振反射元件5，再依次经过慢轴准直透镜8和半波片7，再由与第2个单元对应的第二偏振反射元件6反射后沿+z方向传播。并且，图3中共有10个双单管单元通过台阶结构进行空间合束。

实施例2

如图4，采用与实施例1中类似的双单管单元。但与实施例1不同的是，采用偏振立方体替代偏振片。

综上，上述实施例1、2提供一种半导体激光器单管空间合束装置，可在每个台阶上放置2个单管共用1个慢轴准直透镜和半波片，结构紧凑，成本低，使装置具有更小的尺寸。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。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、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种半导体激光器单管空间合束装置，其特征在于，所述空间合束装置包括若干个双单管单元，各所述双单管单元包括第一半导体激光器单管、第二偏振反射元件、半波片、第一偏振反射元件和第二半导体激光器单管，且上述器件依次设置；

所述第一半导体激光器单管发出的光束透过所述第二偏振反射元件，再通过所述半波片后经过所述第一偏振反射元件沿第一方向反射出去；

所述第二半导体激光器单管发出的光束透过所述第一偏振反射元件，再通过所述半波片后经过所述第二偏振反射元件沿第二方向反射出去；

所述第一方向和所述第二方向相同或者相反；

所述第二偏振反射元件和所述半波片之间，或者所述半波片和所述第一偏振反射元件之间设置有慢轴准直透镜；

所述空间合束装置还包括耦合透镜，用于将所述第一方向的光束和所述第二方向的光束耦合后通过光纤输出。

2.根据权利要求1所述的空间合束装置，其特征在于，所述第一半导体激光器单管和所述第二偏振反射元件之间设置有第一快轴准直透镜，所述第一偏振反射元件和所述第二半导体激光器单管之间设置有第二快轴准直透镜。

3.根据权利要求1或2所述的空间合束装置，其特征在于，所述第一半导体激光器单管、所述第二偏振反射元件、所述半波片、所述第一偏振反射元件和所述第二半导体激光器单管的中心在同一条直线上。

4.根据权利要求1或2所述的空间合束装置，其特征在于，所述第一偏振反射元件和所述第二偏振反射元件选自偏振立方体或偏振片。

5.根据权利要求1所述的空间合束装置，其特征在于，各所述双单管单元设置在不同的台阶上。

6.根据权利要求5所述的空间合束装置，其特征在于，所述台阶结构包括2-30个台阶。

7.根据权利要求5所述的空间合束装置，其特征在于，所述空间合束装置还包括壳体，各所述双单管单元和台阶结构设置在所述壳体内。

8.根据权利要求5所述的空间合束装置，其特征在于，所述第一半导体激光器单管和所述第二半导体激光器单管包括热沉和激光器芯片，所述激光器芯片焊接在所述热沉上，所述热沉设置在所述台阶上。

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