CN112909725A - 基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置及方法，属于半导体激光器波长合束技术领域。包括多个半导体激光发射单元、半透半反棱镜、内柱面反射镜、慢轴准直透镜和输出耦合透镜，半导体激光发射单元用于发出多条光束；慢轴准直透镜用于使每束输出光束以同一角度出射至合束通道；半透半反棱镜用于反射上方传来的光束并透射下方光束以使两束光束在合束通道内传播方向一致从而形成合束光束；内柱面反射镜用于改变合束光束方向，使其与下一光束进行波长合束；输出耦合透镜用于输出最终合束光束。本发明在保证输出光束拥有较好光束质量的前提下，允许更多数目的半导体激光发射单元所发出的光束参与波长合束，并明提高了波长合束的效率。

Description

基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置及方法

技术领域

本发明属于半导体激光器波长合束技术领域，更具体地，涉及基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置及方法。

背景技术

半导体激光器按波长分为中远红外激光器、近红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等多种类别，其中蓝光半导体激光器是输出波长在400nm～500nm范围内的半导体激光器。蓝光半导体激光器与蓝色LED灯一样，一般采用GaN类半导体材料。在GaN底板上层叠GaN类半导体的结晶层，可直接获得蓝光激光。使用光导波型元件将红外半导体激光器输出光转换成1/2波长的光。例如：使用850nm的红外半导体激光器，可获得425nm左右的蓝紫色激光。

近年来，随着各种半导体泵浦激光器的迅速发展，半导体激光器制造技术以其低价格、高功率、长寿命等特点得到了迅速发展。此外，蓝光半导体激光器稳定性高、电光效率高、光谱宽度比全固态蓝光激光器大，减少了散斑。因此，用于大屏幕激光显示的高功率光纤耦合蓝光半导体激光器被研究。相对于利用非线性频率转换技术进行倍频获得蓝光，直接发射蓝光的激光二极管具有结构简单、稳定性高、价格相对较低的优点。近年来，蓝光激光二极管技术越来越成熟，其功率及光束质量的提高也大大推动了高功率蓝光激光器的发展。

半导体激光器的快、慢轴方向光束特性不同，这导致半导体激光器在工业中的应用受到约束。而激光合束技术可用来改善光束质量、提高输出功率从而增大功率密度。该技术利用光学元件对输入光束进行反射及折射等光学变换将各个发光单元输出光束完成合束，提高输出功率密度。首先通过光束整形缩小快慢轴方向的光束质量差距，接着通过偏振合束、波长合束等非相干合束方式在保持光束质量不变的前提下提高合束光功率，所以可用激光合束技术得到近单个发光单元光束质量水平的高输出光功率光束。

现有半导体激光器采用多种合束方法，其中包括非相干合束和相干合束。相干合束利用波长相同、偏振方向一致、相位不同的各路激光阵列输出光束，使光束在远场相干叠加从而完成合束，因此要求精确的相位控制。非相干合束是通过单独控制激光阵列使其在目标处进行简单的光强叠加。对比相干合束，非相干合束不要求各个激光阵列偏振方向一致、相位恒定和窄线宽，系统更加简单且具有高稳定性。

就非相干合束技术来说，它可以分为空间合束、偏振合束、波长合束(也称光谱合束)等。空间合束使在不改变光束质量的前提下，通过缩小各个光束之间的间隔来提高激光输出功率和激光亮度；偏振合束使基于偏振元件将两束偏振态互相垂直的输出光耦合成一束，从而在光束质量不变的前提下使激光功率加倍，提高激光密度；波长合束又称光谱合束，它利用波长合束器件将多束具有不同波长的光源合为一束，并在保持光束质量不变的前提下大大提高输出光束功率。

2011年，Denmark大学和Fraunhofer Institute利用反射式VBG对两个1060nm、12W锥形半导体激光器进行光谱合束。利用VBG的波长选择特性将两个锥形半导体激光器分别锁定1062.65nm和1063nm，合束后输出的光谱间隔约为5nm。在最大注入电流下，得到了16W的高光束质量的激光束输出，快慢轴光束质量M²分别为1.8(快轴)和33(慢轴)，电-光效率为25％。

2013年，佛罗里达大学同研究组Daniel Ott等人设计的新型复用体布拉格光栅实现5路光束光谱组合并用实验证明增加光栅复用数目并不会导致光束质量的下降。

2014年德国夫琅禾费研究所的Stefan Hengesbach团队利用体布拉格光栅将5个波长间隔为1.5nm的大功率半导体激光器进行光谱合束并耦合进光纤，实现200W输出功率，合束效率达到85％～90％。

2015年中国工程物理研究院梁小宝研究小组基于透射型体布拉格光栅对两束不同波长激光进行合束，激光输出功率为856W，横向质量因子M²＝7.9，纵向质量因子M²＝2.7。同年该院应用电子研究所小组孟慧成等人采用三个mini-nars叠阵实现了合束谱宽11.97nm、159W的功率输出。

2018年上海光机所对用于布拉格光栅的光致热折变玻璃(PTR)的研制方面取得新进展，在国内率先制备出80×30×20mm，具有高光敏和热敏特性、高均匀性的光致折变玻璃，该玻璃通过紫外曝光、热显影工艺，可获得最大折射率调制量达1000ppm，实现体光栅器件的制备。并提出利用角度选择性评估折射率调制量的幅度，可以以接近10^-5的量级精度评估折射率调制量的精度值，在632.8nm和1064nm的测试波长下，针对TE和TM模式，都获得了相似的折射率调制量。

上述合束系统及方法至今已成为常用的波长合束系统及方法，但这种系统及方法在波长合束时损耗较大，合束后有一定的光束质量的问题，而且其对于元件要求比较高。因此这种典型的波长合束系统及方法存在一定缺陷且难以达到目前工业上对于合束精度的要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置，其目的在于通过半透半反棱镜和内柱面反射镜组成的波长合束组件，运用反射、折射和透射的原理，在保证输出光束拥有较好光束质量的前提下，允许更多数目的半导体激光发射单元所发出的光束参与波长合束，由此解决现有技术中波长合束系统合束效率低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置，所述装置包括：半导体激光发射组件、波长合束组件、慢轴准直透镜和输出耦合透镜；

所述波长合束组件包括半透半反棱镜和内柱面反射镜，所述半透半反棱镜的反射面与内柱面反射镜的反射面相对设置以形成环形合束通道；所述半导体激光发射组件包括多个半导体激光发射单元，用于发出多条中心波长均不相同的输出光束；

所述慢轴准直透镜设置于所述每条输出光束的光路上，用于减少在慢轴方向的远场发散角，并使每束输出光束均以同一慢轴方向远场发散角出射至所述合束通道内；

所述半透半反棱镜用于反射上方传来的光束并使经所述慢轴准直透镜出射的光束透射以使两束光束在所述合束通道内传播方向一致，从而形成合束光束；

所述内柱面反射镜用于改变合束光束的传播方向，使其与下一光束进行波长合束；

所述输出耦合透镜用于接受所述环形合束通道出射的合束光束并使其透射后形成输出。

优选地，所述半透半反棱镜为多边形半透半反棱镜，其每一面的中心对应设置相应的半导体激光发射单元。

优选地，所述半透半反棱镜的反射面镀有增反膜，使其反射率大于99％；所述半透半反棱镜的透射面镀有增透膜，使其反射率小于1％。

优选地，所述半导体激光发射单元与所述慢轴准直经之间还设有快轴准直透镜，所述快轴准直透镜用于减少输出光束在快轴方向的远场发散角。

优选地，所述慢轴准直透镜的光束入射面为平面，其光束出射面为圆柱面。

优选地，所述内柱面反射镜为全反射棱镜，其内侧为全反射镜面，并且其反射截面满足光束入射角等于光束出射角。

优选地，在沿合束的方向上，所述多个半导体激光发射单元的输出光束中心波长呈阶梯式递增。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束方法，该合束方法包括：

利用快轴准直透镜，减少所述多个半导体激光发射单元发出的光束在快轴方向的远场发散角，并均以同一快轴方向远场发散角入射至慢轴准直透镜；通过慢轴准直透镜，减少光束在慢轴方向上的远场发散角，然后均以同一慢轴方向远场发射角入射至半透半反棱镜上对应的区域；

经过半透半反棱镜对其反射面和透射面的光束进行反射和透射，使两光束合成为合束光束并向后传播；经过内柱面反射镜时，改变合束光束的传播方向，使其再次入射至半透半反棱镜对应的区域与下一半导体激光发射单元发出的光束进行合束；

以此循环，直至所有半导体激光发射单元发出的光束全部完成合束，再利用输出耦合透镜将最终的合束光束输出。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置通过内柱面反射镜和半透半反棱镜作为波长合束组件，运用反射、折射和透射的原理，在保证输出光束拥有较好光束质量的前提下，允许更多数目的激光发射单元发出光束参与波长合束，明显提升了波长合束的效率，进而提升整体的输出功率和亮度。

2、本发明基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置通过半透半反棱镜选择合适的光束波长以及光束合束效率，改善了传统合束系统中的光束重叠率低且重叠不均匀等不利情况，极大提高了波长合束的效率及光束质量。

3、本发明基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置可以根据实际需求增加或减少半导体激光发射单元的数量，无须改变其他元件，可满足任意数量光束的合束。

4、本发明基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置的半导体激光发射单元与波长合束组件的距离可以调节，从而减小合束装置的尺寸，同时避免了合束过程中不稳定的情况发生。

附图说明

图1是本发明基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置的结构示意图；

图2是本发明基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置中慢轴准直透镜的结构示意图；

图3是本发明基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置中半透半反棱镜表面处反射光线和透射光线的光束传播示意图；

图4是本发明基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置中半透半反棱镜的结构示意图；

图5是本发明基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置中内柱面反射镜的结构示意图；

图6是本发明基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置中内柱面反射镜反射处的光束传播示意图；

图7是本发明基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置中输出耦合透镜的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1.1～1.8为半导体激光发射单元；2为慢轴准直透镜；3为半透半反棱镜；4为内柱面反射镜；5为输出耦合透镜。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1，本发明提出了一种基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置，该装置包括多个半导体激光发射单元、慢轴准直透镜2、半透半反棱镜3、内柱面反射镜4和输出耦合透镜5；所述半透半反棱镜3为多边形棱镜，其中多边形棱镜的每条边之间的夹角相等，所述内柱面反射镜4的内侧面与所述半透半反棱镜3的外侧面相对设置形成供光束传播的环形合束通道。

多个半导体激光发射单元中，一个半导体激光发射单元设置于所述合束通道的外部，其输出的光束对准所述半透半反棱镜3的反射面，其余的多个半导体激光发射单元均设置在半透半反棱镜3的透射面内，其中，半透半反棱镜3的每个面设有一个半导体激光发射单元。

作为本发明的优选实施例，所述半导体激光发射单元最少设有三个，即一个半导体激光发射单元设置于所述合束通道的外部，其余两个半导体激光发射单元设置于半透半反棱镜的透射面内。

具体的，多个所述半导体激光发射单元所发出的光束的波长均不相同且同一激光发射单元发输出的光束波长在5nm的范围内波动，同时，在光束出射处加上快轴准直透镜，减小其在快轴方向上的远场发散角。

进一步地，在所述半导体激光发射单元与所述半透半反棱镜3之间设置有慢轴准直透镜2，所述慢轴准直透镜2减小了所述半导体激光发射单元发出光束在慢轴方向的远场发散角。

所述半透半反棱镜3反射上方传来的光束并透射下方半导体激光发射单元所发射的光束，使两者的方向完全一致，达到波长合束的目的。

所述内柱面反射镜4反射波长合束的光束，反射后的光束作为下一个入射光束与其他波长的光束进行合成，直至将所述半导体激光发射单元发出的光束合成一束并输出，这束输出的光束即为波长合束后的光束。

所述输出耦合透镜5接收所述从合束通道出射的合束光束。

本发明中，光束在所述合束通道内合束、反射形成的光路为多个三角形组成的星形光路。

更进一步的说明，本发明合束装置的合束效率通过以下方式确定：

首先进行两路合成光束的波长合束效率研究。现假设满足入射条件的中心波长为λ的光的衍射效率为η₁，入射功率为P₁；中心波长为λ+Δλ的光的衍射效率为η₂，入射功率为P₂，光线在传播过程中总的损耗率为κ。

那么，中心波长为λ的入射光的衍射光功率为P_1d＝P₁(1-κ)η₁，中心波长为λ+Δλ的入射光的衍射光功率为P_2t＝P₂(1-κ)(1-η₂)，由此可知，中心波长为λ的入射光和中心波长为λ+Δλ的入射光的合成效率为

假设中心波长为λ的入射光的光功率与中心波长为λ+Δλ的入射光的光功率的比值为α，即P₁＝αP₂，可以得到两束光波长合束的合成效率

两束光实现波长合束的效率的主要因素包括：衍射效率、光栅的反射、吸收总率和两束光的功率的比值。同时，我们可以将上面的合成效率的公式做一个简易的变形得到

因此，通过上面的式子分析，我们可以知道，在光栅的反射、吸收总率为κ不变的前提下。

当η₁+η₂＞1时，增大α即增大中心波长为λ的入射光的功率、减小中心波长为λ+Δλ的入射光的功率可以提高两束光波长合束的合成效率η；

当η₁+η₂＜1时，减小α即减小中心波长为λ的入射光的功率、增大中心波长为λ+Δλ的入射光的功率可以提高两束光波长合束的合成效率η；

当η₁+η₂＝1时，两束光的光功率的比值α对两束光波长合束的合成效率η没有任何影响。

进一步的，在两束光束波长合束效率的基础上，继续研究三束光束波长合束的效率。

假设中心波长为λ₁的光的衍射效率为η₁₁和η₁₂，入射功率为P₁；中心波长为λ₂的光的衍射效率为η₂₁和η₂₂，入射功率为P₂；中心波长为λ₃的光的衍射效率为η₃，入射功率为P₃。在第一次合束时总的损耗为κ₁，在第一次合束时总的损耗为κ₂。

因此，第一次波长合束后，中心波长为λ₁的入射光的衍射光功率为P_1d＝P₁(1-κ₁)η₁₁，中心波长为λ₂的入射光的衍射光功率为P_2t＝P₂(1-κ₁)(1-η₂₁)；第二次波长合束后，中心波长为λ₁的入射光的透射光功率为P_1t＝P_1d(1-κ₂)(1-η₁₂)＝P₁(1-κ₁)η₁₁(1-κ₂)(1-η₁₂)，中心波长为λ₂的入射光的透射光功率为P_2t＝P_2d(1-κ₂)(1-η₂₂)＝P₂(1-κ₁)(1-η₂₁)(1-κ₂)(1-η₂₂)，中心波长为λ₃的入射光的衍射光功率为P_3d＝P₃(1-κ₂)η₃。

因此，参考两束光的合束效率公式，三束光总的波长合束的合束效率为：

现在仿照两束光的波长合束，做一个简单的假设。假设中心波长为λ₂的光的入射功率、中心波长为λ₃的光的入射功率与中心波长为λ₁的光的入射功率的比值分别为α₁和α₂，即：P₂＝α₁P₁，P₃＝α₂P₁，将其代入上述总的波长合束的合束效率公式中，得

经过再次化简，

由上式可知，影响三束光的波长合束的效率的因素主要包括：三束光在每次合束时的衍射效率、每次合束的损耗率及三束光的功率比值有关。

考虑到影响三束光的波长合束效率的因素很多，我们将上述式子分别对比例系数α₁和α₂求偏导，得：

若

此时η随着α₁的增大而减小；若

此时η随着α₁的增大而增大；若

此时η的大小与α₁的大小无关。

若

此时η随着α₂的增大而减小；若

此时η随着α₂的增大而增大；若

此时η的大小与α₂的大小无关。

总体来说，每束光的光功率对于总的波长合束的合束效率的影响较复杂，三束光束的功率相互影响着三束光总的波长合束的合束效率。根据三束光的波长合束的效率还可以继续推广到N束光，不再做过多赘述。

下面通过一个具体实施例来进一步说明本发明的技术方案：

请参阅图1，本发明提出一种基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置，该装置用于对8束光束进行合束，包括半导体激光发射单元1.1～1.8，慢轴准直透镜2、半透半反棱镜3、内柱面反射镜4和输出耦合透镜5。

首先对本发明的原理进行阐述，从整体上看，半导体激光发射器1.1～1.8均可视为中心发光单元沿x方向进行一定距离的平移。当光线出射时，出射角度均需满足波长合束角度。我们以三束光为基础，合束效率的公式为

以此推算出8束光的波长合束的合束效率。

如图1所示，半导体激光发射单元1.1～1.8的出射光束特性如下：

所述半导体激光发射单元为蓝光半导体激光器，其中半导体激光发射单元1.1的光束的标准中心波长为410nm，谱宽约3nm，中心波长范围为405～415nm。其他每个半导体激光发射单元的中心波长递增10nm，分别为420nm、430nm、……、490nm，谱宽均为3nm，中心波长范围为标准中心波长±10nm，即415～425nm、425nm～435nm、……、485nm～495nm。每个光束快轴方向平行于y轴，快轴方向上发光尺寸约为1μm，远场发散角为31°(FWHM)。光束慢轴方向平行于x轴，慢轴方向上发光尺寸为90μm，远场发散角为10°(FWHM)。同时，在每个半导体激光发射单元前方增加一个快轴准直透镜，减小其在快轴方向上的远场发散角。所述快轴准直透镜的前焦面与各半导体激光发射单元前端间距满足：ΔL＝f＝1μm。其中，f为半导体激光发射单元出射光的瑞利长度，允许±1％的差异。

更进一步的说明，所述慢轴准直透镜2，其目的是减小8个入射光束在慢轴方向的远场发散角。请参阅图2，所述慢轴准直透镜2的前表面(即光束的入射面)为平面，后表面(即光束的出射面)为柱面，所述慢轴准直透镜的等效焦距为549.86μm，y方向数值孔径约为0.7，光束经过慢轴准直透镜后快轴方向的远场发散角约为2.57mrad(FWHM)。利用所述慢轴准直透镜2可以使每束光均以同一较小的慢轴方向远场发散角出射至所述合束通道内的对应区域。

更进一步的说明，所述半透半反棱镜3，其目的是将从其前方射过来的光束进行反射，从所述半导体激光发射单元发射出来的光束进行透射，其光学原理请参阅图3。本发明的实施例中，所述半透半反棱镜3为多边形的半透半反棱镜，其结构请参阅图4，为了保证从半导体激光发射单元发射出的光束与前方射过来的光束经反射后的光束的角度相同，所述半透半反棱镜的每两条相临边的夹角均相同。

在所述半透半反棱镜的每个面的中心对应相应的半导体激光发射单元，使每束光束正射入对应的半透半反棱镜表面的中心，从而完成对于相应光束的反射和透射。所述半透半反棱镜的前表面需要镀一层增反膜，使其反射率达到99％以上，后表面镀一层增透膜，使其反射率在1％以下。

更进一步的说明，所述内柱面反射镜4，其目的在于改变合束光束的方向，使其与下一个光束进行波长合束。本发明的实施例中，所述内柱面反射镜4为全反射棱镜，内侧为全反射镜面，其结构请参阅图5。在反射截面需满足光束入射角等于光束反射角，其光学原理请参阅图6。

更进一步的说明，所述输出耦合透镜5，其目的在于在接收最终波长合束后的合束光束，经过透射后形成输出。请参阅图7，所述输出耦合透镜5为平面薄透镜，直径为4cm，合束光束垂直射向所述输出耦合透镜5。

本发明的另一个实施例提出了一种基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束方法，该合束方法包括：

利用快轴准直透镜，减少所述多个半导体激光发射单元发出的光束在快轴方向的远场发散角，并均以同一快轴方向远场发散角入射至慢轴准直透镜；通过慢轴准直透镜，减少光束在慢轴方向上的远场发散角，然后均以同一慢轴方向远场发射角入射至半透半反棱镜上对应的区域；

经过半透半反棱镜对其反射面和透射面的光束进行反射和透射，使两光束合成为合束光束并向后传播；经过内柱面反射镜时，改变合束光束的传播方向，使其再次入射至半透半反棱镜对应的区域与下一半导体激光发射单元发出的光束进行合束；

以此循环，直至所有半导体激光发射单元发出的光束全部完成合束，再利用输出耦合透镜将最终的合束光束输出。

具体的，本发明的具体实施例提出一种对8束光束进行合束的方法：8个半导体激光发射单元发出8条光束先依次经过快轴准直透镜，每束光均以同一较小的快轴方向远场发散角(2.57mrad(FWHM))出射至慢轴准直透镜，减小其在快轴方向上的远场发散角，再出射至所述慢轴准直透镜，减小其在慢轴方向上的远场发散角，然后出射至所述半透半反棱镜上对应的区域；经过所述半透半反棱镜对两侧光束的反射和透射，使光束合成一束并向后传播。经过所述内柱面反射镜时，改变光束的传播方向，使其再次入射到所述半透半反棱镜上对应的区域并与下一束光束进行合束。如此循环，直至8束光束全部完成合束。最终，完成波长合束后的合束光束入射至所述输出耦合透镜进行光输出。

本发明通过对合束装置中各个元件的设计结构、排列方式等进行改造，运用反射、折射和透射的原理，在保持输出光束拥有较好光束质量的前提下，允许更多数目的半导体激光发射单元所发出的光束参与波长合束，并明显提升波长合束的效率，从而提升整体的输出功率和亮度；并且该合束装置及合束方法，能够减小主光轴外光束的离轴像差，从而提升波长合束的效率并使各半导体激光发射单元光场模式更加稳定，以达到提升整体的输出功率和亮度的目的，同时使合束过程中的损耗降低到最小。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置，其特征在于，所述装置包括：半导体激光发射组件、波长合束组件、慢轴准直透镜(2)和输出耦合透镜(5)；

所述波长合束组件包括半透半反棱镜(3)和内柱面反射镜(4)，所述半透半反棱镜(3)的反射面与内柱面反射镜(4)的反射面相对设置以形成环形合束通道；所述半导体激光发射组件包括多个半导体激光发射单元，用于发出多条中心波长均不相同的输出光束；

所述慢轴准直透镜(2)设置于所述每条输出光束的光路上，用于减少在慢轴方向的远场发散角，并使每束输出光束均以同一慢轴方向远场发散角出射至所述合束通道内；

所述半透半反棱镜(3)用于反射上方传来的光束并使经所述慢轴准直透镜(2)出射的光束透射以使两束光束在所述合束通道内传播方向一致，从而形成合束光束；

所述内柱面反射镜(4)用于改变合束光束的传播方向，使其与下一光束进行波长合束；

所述输出耦合透镜(5)用于接受所述环形合束通道出射的合束光束并使其透射后形成输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置，其特征在于，所述半透半反棱镜(3)为多边形半透半反棱镜，其每一面的中心对应设置相应的半导体激光发射单元。

3.根据权利要求2所述的一种基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置，其特征在于，所述半透半反棱镜(3)的反射面镀有增反膜，使其反射率大于99％；所述半透半反棱镜(3)的透射面镀有增透膜，使其反射率小于1％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置，其特征在于，所述半导体激光发射单元与所述慢轴准直经(2)之间还设有快轴准直透镜，所述快轴准直透镜用于减少输出光束在快轴方向的远场发散角。

5.根据权利要求4所述的一种基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置，其特征在于，所述慢轴准直透镜(2)的光束入射面为平面，其光束出射面为圆柱面。

6.根据权利要求5所述的一种基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置，其特征在于，所述内柱面反射镜(4)为全反射棱镜，其内侧为全反射镜面，并且其反射截面满足光束入射角等于光束出射角。

7.根据权利要求6所述的一种基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置，其特征在于，在沿合束的方向上，所述多个半导体激光发射单元的输出光束中心波长呈阶梯式递增。

8.一种根据权利要求7所述的基于星形反射的蓝光半导体激光器波长合束装置的合束方法，其特征在于，该合束方法包括：

利用快轴准直透镜，减少所述多个半导体激光发射单元发出的光束在快轴方向的远场发散角，并均以同一快轴方向远场发散角入射至慢轴准直透镜；通过慢轴准直透镜，减少光束在慢轴方向上的远场发散角，然后均以同一慢轴方向远场发射角入射至半透半反棱镜上对应的区域；

经过半透半反棱镜对其反射面和透射面的光束进行反射和透射，使两光束合成为合束光束并向后传播；经过内柱面反射镜时，改变合束光束的传播方向，使其再次入射至半透半反棱镜对应的区域与下一半导体激光发射单元发出的光束进行合束；

以此循环，直至所有半导体激光发射单元发出的光束全部完成合束，再利用输出耦合透镜将最终的合束光束输出。

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