CN113241584A - 一种半导体激光器合束系统及半导体激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的半导体激光器合束系统，任意一组所述准平行光束入射到对应的所述整型单元，经过对应的所述整型单元后的准平行光束入射进入所述光栅条纹镜，所述光栅条纹镜对入射的准平行光束进行透射及反射并形成合束光束或者任意一组所述准平行光束入射到对应的所述整型单元，经过对应的所述整型单元后的准平行光束入射进入所述反射阶梯镜组，所述反射阶梯镜组对入射的准平行光束进行反射并形成合束光束，通过本申请提供的两种合束方式，实现了良好的空间合束的效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光技术领域，特别涉及一种半导体激光器合束系统及半导体激光器。
背景技术
高功率半导体激光器模块由于其较高的电光转换效率，较小的体积，较高的可靠性和较低的每瓦价格，目前广泛应用于光纤激光、固体激光的泵浦领域。半导体激光器通常需要进行光束整形、合束后模块才能应用到实际中。其中一些合束的方式，虽然可以增加输出功率，但是牺牲了光束质量。同时由于半导体激光器自身性质特定，输出波长会随温度电流产生一定的漂移，降低了泵浦效率。上述缺点使得合束模块在实际应用过程中存在一定的缺陷。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种光束质量更高的半导体激光器合束系统。
为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
一方面，本申请提供了一种半导体激光器合束系统，包括多组准平行光束、与任意一组准平行光束对应设置的具有正光焦度的整型单元及光栅条纹镜，其中：
任意一组所述准平行光束入射到对应的所述整型单元，经过对应的所述整型单元后的准平行光束入射进入所述光栅条纹镜，所述光栅条纹镜对入射的准平行光束进行透射及反射并形成合束光束，其中：
经过所述正光焦度整型单元后的准平行光束，在像方一倍焦度以内的光束和一倍焦度以外到二倍焦距的以内的光束的占空比在发生变化，通过所述整型单元可实现光束变化的过程无畸变，利用光束的占空比的变化，选择合适的占空比位置，匹配相应周期的所述光栅条纹镜进行合束。
在其中一些实施例中，还包括准直单元，合束后的光束经过所述准直单元进行准直以减小合束后的发散角。
在其中一些实施例中，所述整型单元包括但不限于玻璃球面透镜、玻璃非球面透镜、玻璃柱面镜、玻璃球面透镜组、玻璃非球面透镜组及玻璃柱面镜组。
在其中一些实施例中，所述光栅条纹镜上镀有相应半导体激光器光源波长的反射膜，所述光栅条纹镜的光栅角度和两路合束光路的角度相匹配。
另一方面，本申请提供了一种半导体激光器合束系统，包括多组准平行光束、与任意一组准平行光束对应设置的具有正光焦度的整型单元、准直单元及反射阶梯镜组，其中：
任意一组所述准平行光束入射到对应的所述整型单元，经过对应的所述整型单元后的准平行光束入射进入所述准直单元，并经所述准直单元准直后的光束进入所述反射阶梯镜组，所述反射阶梯镜组对入射的准平行光束进行反射并形成合束光束，其中：
经过所述正光焦度整型单元后的准平行光束，在像方一倍焦度以内的光束和一倍焦度以外到二倍焦距的以内的光束的占空比在发生变化，通过所述整型单元可实现光束变化的过程无畸变。
在其中一些实施例中，所述整型单元包括但不限于玻璃球面透镜、玻璃非球面透镜、玻璃柱面镜、玻璃球面透镜组、玻璃非球面透镜组及玻璃柱面镜组。
在其中一些实施例中，所述准平行光束入射到所述整型单元后在像方2倍焦度的位置放置所述准直单元。
另外，本申请还提供了包括所述的半导体激光器合束系统的半导体激光器。
采用上述技术方案，本发明实现的技术效果如下：
本发明提供的半导体激光器合束系统，任意一组所述准平行光束入射到对应的所述整型单元，经过对应的所述整型单元后的准平行光束入射进入所述光栅条纹镜，所述光栅条纹镜对入射的准平行光束进行透射及反射并形成合束光束或者任意一组所述准平行光束入射到对应的所述整型单元，经过对应的所述整型单元后的准平行光束入射进入所述反射阶梯镜组，所述反射阶梯镜组对入射的准平行光束进行反射并形成合束光束，通过本发明提供的合束的方式，可以得到不同占空比的条纹光斑，光斑经过整型系统实现无畸变，当条纹镜的周期和所提供的合束光束周期匹配时，合束光束的效率损失主要在条纹镜镀反射膜的反射率的损失，而现在的工艺反射介质膜的反射效率可以做到99.8％以上，所以利用这两种合束方式，实现了良好的合束效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的半导体激光器合束系统的结构示意图。
图2为本发明实施例2提供的半导体激光器合束系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
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。
实施例1
请参阅图1，为本发明实施例1提供的半导体激光器合束系统的结构示意图，包括多组准平行光束110、与任意一组准平行光束110对应设置的具有正光焦度的整型单元120及光栅条纹镜130，其中：
任意一组所述准平行光束110入射到对应的所述整型单元120，经过对应的所述整型单元120后的准平行光束入射进入所述光栅条纹镜130，所述光栅条纹镜130对入射的准平行光束进行透射及反射并形成合束光束。
其中：经过所述整型单元120后的准平行光束，在像方一倍焦度以内的光束和一倍焦度以外到二倍焦距的以内的光束的占空比在发生变化，占空比的变化的速度取决于具有正光焦度整型单元120的焦距，焦距越短，占空比变化的速度越快；通过所述整型单元120可实现光束变化的过程无畸变，利用光束的占空比的变化，选择合适的占空比位置，匹配相应周期的所述光栅条纹镜进行合束。
可以理解，光束的占空比的变化，跟整型单元的焦距有关，焦距越短，光束占空比的变化速度越快。
在其中一些实施例中，还包括准直单元140，合束后的光束经过所述准直单元140进行准直以减小合束后的发散角。
可以理解，在不需要准平行光的情况下，合束后可根据需求匹配相应的光学系统进行整型。
在其中一些实施例中，所述整型单元120包括但不限于玻璃球面透镜、玻璃非球面透镜、玻璃柱面镜、玻璃球面透镜组、玻璃非球面透镜组及玻璃柱面镜组。
可以理解，所述整型单元120采用玻璃材料，可以避免高温给塑料材料带来的跑焦现象以及采用塑料材料的透过率相对玻璃材料较低的缺陷。
在其中一些实施例中，所述光栅条纹镜130上镀有相应半导体激光器光源波长的反射膜，所述光栅条纹镜的光栅角度和两路合束光路的角度相匹配。
本发明实施例提供的半导体激光器合束系统，任意一组所述准平行光束入射到对应的所述整型单元，经过对应的所述整型单元后的准平行光束入射进入所述光栅条纹镜，所述光栅条纹镜对入射的准平行光束进行透射及反射并形成合束光束，通过本实施例提供的合束的方式，可以得到不同占空比的条纹光斑，光斑经过整型系统实现无畸变，当条纹镜的周期和所提供的合束光束周期匹配时，合束光束的效率损失主要在条纹镜镀反射膜的反射率的损失，而现在的工艺反射介质膜的反射效率可以做到99.8％以上，所以利用这种合束方式，实现了良好的合束效果。
实施例2
请参阅图2，为本申请提供了一种半导体激光器合束系统的结构示意图，包括多组准平行光束210、与任意一组准平行光束210对应设置的具有正光焦度的整型单元220、准直单元230及反射阶梯镜组240，其中：
任意一组所述准平行光束210入射到对应的所述整型单元220，经过对应的所述整型单元220后的准平行光束入射进入所述准直单元230，并经所述准直单元230准直后的光束进入所述反射阶梯镜组240，所述反射阶梯镜组240对入射的准平行光束进行反射并形成合束光束，其中：
经过所述正光焦度整型单元220后的准平行光束，在像方一倍焦度以内的光束和一倍焦度以外到二倍焦距的以内的光束的占空比在发生变化，通过所述整型单元220可实现光束变化的过程无畸变。
在其中一些实施例中，所述整型单元220包括但不限于玻璃球面透镜、玻璃非球面透镜、玻璃柱面镜、玻璃球面透镜组、玻璃非球面透镜组及玻璃柱面镜组。
在其中一些实施例中，所述准平行光束入射到所述整型单元220后在像方2倍焦度的位置放置所述准直单元。
本发明实施例提供的半导体激光器合束系统，任意一组所述准平行光束入射到对应的所述整型单元，经过对应的所述整型单元后的准平行光束入射进入所述反射阶梯镜组，所述反射阶梯镜组对入射的准平行光束进行反射并形成合束光束，通过本申请实施例提供的合束方式，可以得到不同占空比的条纹光斑，光斑经过整型系统实现无畸变，当条纹镜的周期和所提供的合束光束周期匹配时，合束光束的效率损失主要在条纹镜镀反射膜的反射率的损失，而现在的工艺反射介质膜的反射效率可以做到99.8％以上，所以利用这两种合束方式，实现了良好的合束效果。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，仅具体描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，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，及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种半导体激光器合束系统，其特征在于，包括多组准平行光束、与任意一组准平行光束对应设置的具有正光焦度的整型单元及光栅条纹镜，其中：
任意一组所述准平行光束入射到对应的所述整型单元，经过对应的所述整型单元后的准平行光束入射进入所述光栅条纹镜，所述光栅条纹镜对入射的准平行光束进行透射及反射并形成合束光束，其中：
经过所述正光焦度整型单元后的准平行光束，在像方一倍焦度以内的光束和一倍焦度以外到二倍焦距的以内的光束的占空比在发生变化，通过所述整型单元可实现光束变化的过程无畸变，利用光束的占空比的变化，选择合适的占空比位置，匹配相应周期的所述光栅条纹镜进行合束。
2.如权利要求1所述的半导体激光器合束系统，其特征在于，还包括准直单元，合束后的光束经过所述准直单元进行准直以减小合束后的发散角。
3.如权利要求1所述的半导体激光器合束系统，其特征在于，所述整型单元包括但不限于玻璃球面透镜、玻璃非球面透镜、玻璃柱面镜、玻璃球面透镜组、玻璃非球面透镜组及玻璃柱面镜组。
4.如权利要求1所述的半导体激光器合束系统，其特征在于，所述光栅条纹镜上镀有相应半导体激光器光源波长的反射膜，所述光栅条纹镜的光栅角度和两路合束光路的角度相匹配。
5.一种半导体激光器合束系统，其特征在于，包括多组准平行光束、与任意一组准平行光束对应设置的具有正光焦度的整型单元、准直单元及反射阶梯镜组，其中：
任意一组所述准平行光束入射到对应的所述整型单元，经过对应的所述整型单元后的准平行光束入射进入所述准直单元，并经所述准直单元准直后的光束进入所述反射阶梯镜组，所述反射阶梯镜组对入射的准平行光束进行反射并形成合束光束，其中：
经过所述正光焦度整型单元后的准平行光束，在像方一倍焦度以内的光束和一倍焦度以外到二倍焦距的以内的光束的占空比在发生变化，通过所述整型单元可实现光束变化的过程无畸变。
6.如权利要求5所述的半导体激光器合束系统，其特征在于，所述整型单元包括但不限于玻璃球面透镜、玻璃非球面透镜、玻璃柱面镜、玻璃球面透镜组、玻璃非球面透镜组及玻璃柱面镜组。
7.如权利要求5所述的半导体激光器合束系统，其特征在于，所述准平行光束入射到所述整型单元后在像方2倍焦度的位置放置所述准直单元。
8.一种半导体激光器，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的半导体激光器合束系统。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113947002A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-01-18 | 广东粤港澳大湾区硬科技创新研究院 | 光谱合束半导体激光器对流传热系数计算方法 |
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2021
- 2021-06-18 CN CN202110676543.5A patent/CN113241584A/zh active Pending
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| CN113947002A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-01-18 | 广东粤港澳大湾区硬科技创新研究院 | 光谱合束半导体激光器对流传热系数计算方法 |
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