CN113552726A - 激光合束装置及其组合式阶梯反射镜和填充率计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光合束装置及其组合式阶梯反射镜和填充率计算方法，所述激光合束装置包括二维发光阵列和所述组合式阶梯反射镜，所述组合式阶梯反射镜用于反射由所述二维发光阵列发射的多个激光束，所述组合式阶梯反射镜由长度相同但宽度逐渐增大的多个反射镜依次叠合组成，其中经所述组合式阶梯反射镜反射后的激光束的中心距离比入射前的中心距离小，以此能够提高所述二维发光阵列发射的激光束的填充率；本发明还提供了所述激光合束装置的填充率计算方法，根据激光芯片的光斑宽度，预设反射镜的厚度，从而求得组合式阶梯反射镜的阶梯宽度，最终计算得出激光束的填充率，提供了工程应用的计算方法。

Description

激光合束装置及其组合式阶梯反射镜和填充率计算方法

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，特别是涉及一种激光合束装置及其组合式阶梯反射镜和填充率计算方法。

背景技术

为了适应更大的应用范围，需要不断地提高激光的光功率密度。而提高光功率密度，需要提高激光束的填充率。目前主要通过两种方式来提高激光束的填充率，第一种方式是通过单位面积内放置更多的激光芯片来提高激光束的填充率，具体地，通过减小激光芯片之间的物理间距，在同样的面积内容纳更多的激光芯片，从而提高填充率。第二种方式是在保留激光芯片的物理间距的基础上，在出光方向放置阶梯反射镜来减小激光束的间距，从而使单位面积内可容纳更多的激光束，进而提高填充率。

然而，由于激光芯片之间需要保证足够的物理间距保证散热效果，从而确保功率的最大化和激光器的使用寿命，因此在采用第一种方式来提高填充率时，仅能够在一定范围内缩小激光芯片的物理间距，具有较大的局限性，能提高的程度有限。第二种方式采用的阶梯反射镜包括两种，一种是一体化阶梯反射镜，其缺点包括：一体化阶梯反射镜的结构在厚度方向设计出反射激光束的反射面，加工难度大，导致加工成本高，而且难于达到高精度要求；同时，一体化阶梯反射镜的整体厚度和重量会显著增加，不利于小型化的系统集成。另外，由于一体式阶梯的形状，在抛光用于反射激光束的反射面时方向单一，反射面的光洁度低，各个反射面之间的平行度误差大。低光洁度和大平行度误差会增加损耗，降低反射率。除此之外，一体式结构无法适配不同激光芯片封装时的指向性误差，也会增加损耗，降低反射率。另一种是由分离的反射镜构成的阶梯反射镜，每个反射镜单独存在，然而由于每个分离的反射镜片形状不同，需要单独定制，结构变得复杂，生产成本会显著增加。

因此，总的来讲，现有的两种方式均具有局限性和诸多缺陷，无法满足提高激光束的填充率的需求。

发明内容

本发明的一目的是，提供一种激光合束装置及其组合式阶梯反射镜和填充率计算方法，所述组合式阶梯反射镜加工简单、成本低、表面光洁度和反射面的平行度高，有利于提高激光束的填充率，同时能够适配不同激光芯片封装时的指向性误差。

为实现前述发明目的，本发明在一方面提供了一种组合式阶梯反射镜，用于反射由二维发光阵列发射的多个激光束，所述组合式阶梯反射镜由长度相同但宽度不同的多个反射镜依次叠合组成，多个所述反射镜包括最外层反射镜和依次叠合于所述最外层反射镜的多个重叠反射镜，所述重叠反射镜具有与前一个反射镜的背面叠合的重叠面和非重叠反射面，多个所述重叠反射镜的所述非重叠反射面的宽度相等且均镀有反射膜，所述最外层反射镜的反射面的宽度大于等于所述非重叠反射面的宽度，所述最外层反射镜的反射面和多个所述重叠反射镜的所述非重叠反射面与所述二维发光阵列发射的对应的激光束成45°，以使得经所述组合式阶梯反射镜反射后的激光束的中心距离比入射前的中心距离小，从而提高所述二维发光阵列发射的激光束的填充率。

在本发明的一实施例中，所述组合式阶梯反射镜的多个叠合的所述反射镜的宽度呈逐渐增大的趋势。

在本发明的一实施例中，所述二维发光阵列发射的激光束周期相同，所述组合式阶梯反射镜由多个厚度相同的所述反射镜组成。

在本发明的一实施例中，所述二维发光阵列发射的激光束周期不同，所述组合式阶梯反射镜由多个不同厚度所述反射镜组成，以适配所述二维发光阵列的不同的激光束周期。

在本发明的一实施例中，所述二维发光阵列发射的相邻两个激光束的中心距离为D，所述二维发光阵列的激光芯片的光斑宽度为W，所述非重叠反射面的宽度为L，所述反射镜的厚度为h，所述反射镜的加工调整余量为C，C≥0.1，根据勾股定理得

且宽度L满足:

其中所述反射镜的厚度h的范围为：0.1mm≤h≤8mm。

在本发明的一实施例中，相邻两束激光束经对应的所述反射镜反射后的光线中心距离为d，根据激光束填充率的定义，所述组合式阶梯反射镜反射后的激光束填充率

根据勾股定理，光线中心距离

且光线中心距离d满足：

本发明在另一方面还提供了一种激光合束装置，包括二维发光阵列和所述组合式阶梯反射镜，所述组合式阶梯反射镜用于反射由所述二维发光阵列发射的多个激光束，以使得反射后的激光束的中心距离比入射前的中心距离小，从而提高所述二维发光阵列发射的激光束的填充率，所述二维发光阵列由多个激光芯片封装于基底形成。

本发明在另一方面还提供了一种激光合束装置的填充率计算方法，包括步骤：

S1、根据激光芯片的光斑宽度W，预设所述反射镜的厚度h；

S2、根据所述反射镜的厚度h求得所述重叠反射镜的所述非重叠反射面的宽度L；以及

S3、基于所述反射镜的厚度h和所述非重叠反射面的宽度L，计算出所述激光合束装置反射后的激光束填充率。

在本发明的一实施例中，所述二维发光阵列发射的相邻两个激光束的中心距离为D，所述二维发光阵列的激光芯片之间的周期为P，其中P＝D，激光芯片的光斑宽度为W，所述反射镜的厚度为h，所述非重叠反射面的宽度为L，相邻两束激光束经对应的所述反射镜反射后的光线中心距离为d，所述非重叠反射面与所述二维发光阵列发出的激光束成45°放置，根据激光束填充率的定义，得

经过准直的激光束初始的填充率：

反射后的激光束填充率：

根据勾股定理，得

对③进行换算，得

所述反射镜的加工调整余量为C，C≥0.1，根据勾股定理，宽度L满足：

其中所述反射镜的厚度h的范围为：0.1mm≤h≤8mm；

根据勾股定理，光线中心距离d满足：

在本发明的一实施例中，在所述步骤S2中，将中心距离D和所述反射镜的厚度h代入公式⑤计算出宽度L值，并将激光芯片的光斑宽度W和预设的所述反射镜的厚度h代入公式⑥，得到Lmin。

在本发明的一实施例中，在所述步骤S3中，将大于Lmin的L值和预设的所述反射镜的厚度h代入公式④得到光线中心距离d值，并将光斑宽度W的值代入公式⑦得到dmin，最后将激光芯片的光斑宽度W和接近于dmin的d值代入公式②，得到反射后的激光束填充率K₁。

本发明的所述组合式阶梯反射镜由多个长度相同但宽度不同的反射镜组成，每一个反射镜结构简单、容易加工，极大地降低了加工难度和制造成本，其表面光洁度和反射面之间的平行度也能够被大程度的提升。对于不同激光芯片封装时的指向性误差，也能通过调整单个反射镜来适配，降低损耗，提高反射率。

本发明的所述组合式阶梯反射镜在激光束周期相同时，采用多个厚度相同的反射镜组成，当激光周期不同时，可以通过采用不同厚度的反射镜组合的方式，来适配不同的周期，达到增加填充率的要求。

本发明还为所述激光合束装置提供了填充率的计算方法，根据激光芯片的光斑宽度，预设反射镜的厚度，再通过反射镜的厚度预设值，来计算所述组合式阶梯反射镜的阶梯宽度，即所述组合式阶梯反射镜的所述非重叠反射面的宽度，最后根据反射镜的厚度和所述非重叠反射面的宽度来计算得到激光束的填充率，提供了工程应用的计算方法。

通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

附图说明

图1为本发明的激光合束装置的结构示意图。

图2为图1所示的激光合束装置的参数示意图。

图3为图1所示的激光合束装置的填充率计算方法的示意框图。

附图标号说明：激光合束装置100；二维发光阵列10；组合式阶梯反射镜20；最外层反射镜21；重叠反射镜22；重叠面221；非重叠反射面222。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、形变方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，根据本发明的一优选实施例的一种组合式阶梯反射镜20和包括所述组合式反射镜的激光合束装置100的结构被具体阐明。

具体地，所述激光合束装置100包括二维发光阵列10和所述组合式阶梯反射镜20，所述组合式阶梯反射镜20用于反射由所述二维发光阵列10发射的多个激光束，以使得反射后的激光束的中心距离比入射前的中心距离小，从而提高所述二维发光阵列10发射的激光束的填充率，所述二维发光阵列10由多个激光芯片封装于基底形成。

更具体地，所述组合式阶梯反射镜20由长度相同但宽度不同的多个反射镜依次叠合组成，多个所述反射镜包括最外层反射镜21和依次叠合于所述最外层反射镜21的多个重叠反射镜22，所述重叠反射镜22具有与前一个反射镜的背面叠合的重叠面221和非重叠反射面222，多个所述重叠反射镜22的所述非重叠反射面222的宽度相等且均镀有反射膜，所述最外层反射镜21的反射面的宽度大于等于所述非重叠反射面222的宽度，所述最外层反射镜21的反射面和多个所述重叠反射镜22的所述非重叠反射面222与所述二维发光阵列10发射的对应的激光束成45°，以使得经所述组合式阶梯反射镜20反射后的激光束的中心距离比入射前的中心距离小，从而提高所述二维发光阵列10发射的激光束的填充率。

特别地，在本发明的一实施例中，所述二维发光阵列10发射的激光束周期相同，所述组合式阶梯反射镜20由多个厚度相同的所述反射镜组成。当所述二维发光阵列10发射的激光束周期不同时，通过采用不同厚度的反射镜组合的方式，来适配不同的周期，达到增加填充率的要求。

也就是说，本发明还提供了所述组合式阶梯反射镜20的结构设计方法，根据所述二维发光阵列10发射的激光束周期的特点，通过对应调节所采用的反射镜的厚度的方式，能够使得所述激光合束装置100实现增加填充率的效果。

值得一提的是，本发明将多个所述反射镜的反射面与所述二维发光阵列10发射的对应的激光束成45°的设计，是为了便于使得被反射的激光束刚好能够旋转90°，比如从竖直方向转变成水平方向，如此，使得所述组合式阶梯反射镜20的结构设计上会更加方便。

此外，还值得一提的是，在本发明的这一优选实施例中，所述组合式阶梯反射镜20的多个叠合的所述反射镜的宽度呈逐渐增大的趋势，以此形成所述组合式阶梯反射镜20的台阶式的反射面。

可以理解的是，单个半导体激光芯片产生的激光功率有限，但由于其发光线尺寸微小，可以通过将多个相同的激光芯片封装在同一个基底上，组成所述二维发光阵列10，阵列总光束扩展了激光功率。同时，也不可避免地造成了阵列光束间的非发光间隔，经过快慢轴准直后，子光束之间也同样存在非发光间隔，减小或消除子光束间的间隔，可以提高光束的亮度，增加激光焦点的功率密度，满足激光焊接和熔覆的要求。

因此本发明通过采用所述组合式阶梯反射镜20来反射经过快慢轴准直后的所述二维发光阵列10发出的多个激光束的方式，使得反射后的激光束的中心距离比入射前的中心距离小，以此减小或者消除了相邻两束激光束之间的间隔，同时使得单位面积内能容纳更多的激光光束，从而能够提高光功率密度，满足激光焊接和熔覆的要求。

而且，由于所述组合式阶梯反射镜20是由多个所述反射镜组成，每一个反射镜结构简单、容易加工，极大地降低了加工难度和制造成本。加工单个反射镜的光洁度和平面度能达到较高的精度，组合起来每个反射面之间的平行度也能达到较高的精度。高光洁度和小平行度误差能减少激光束反射时的损耗，提高反射率。在面对不同激光芯片封装时的指向性误差时，可以通过调整不重叠的镀膜反射面的宽度来适配，这样可以避免激光光束被反射镜边缘遮挡而降低反射率，从而降低反射后的激光功率。

也就是说，本发明提供了一种加工简单、成本低、表面光洁度和反射面的平行度精度高的所述组合式阶梯反射镜20，能够有效提高激光束的填充率，同时还能够适配不同激光芯片封装时的指向性误差。

特别地，如图1所示，所述二维发光阵列10发射的相邻两个激光束的中心距离为D，所述二维发光阵列10的激光芯片的光斑宽度为W，所述非重叠反射面222的宽度为L，所述反射镜的厚度为h，所述反射镜的加工调整余量为C，C≥0.1，根据勾股定理得

且宽度L满足：

值得一提的是，考虑到目前现有的激光器用于光束压缩时所采用的镜片厚度范围，优选地，所述反射镜的厚度h的范围为：0.1mm≤h≤8mm。

此外，还值得一提的是，所述最外层反射镜21的反射面宽度大于等于所述非重叠反射面222的宽度L，也就是说，所述最外层反射镜21的反射面的宽度在大于等于L时，即能够实现将对应的激光束反射并缩小激光束的中心距离的效果。

特别地，相邻两束激光束经对应的所述反射镜反射后的光线中心距离为d，根据激光束填充率的定义，所述组合式阶梯反射镜20反射后的激光束填充率

根据勾股定理，光线中心距离

且光线中心距离d满足：

应该理解的是，与现有技术中的一体式阶梯反射镜相比，本发明的所述组合式阶梯反射镜20具有的优点包括：所述组合式阶梯反射镜20的每一个反射镜结构简单，容易加工，可轻松实现高精度、低成本。所述组合式阶梯反射镜20的精度高，能降低激光束反射时的损耗，提高反射率。所述组合式阶梯反射镜20能适配不同激光芯片封装时的指向性误差，降低反射时的损耗，提高反射率。

本发明根据所述激光合束装置100的结构，提出了针对该结构的激光束填充率的计算方法。根据激光芯片的光斑宽度，预设反射镜的厚度，从而求得组合式阶梯反射镜20的阶梯宽度，最终计算得出激光束的填充率，具体计算方法如下。

如图2所示，所述二维发光阵列10发射的相邻两个激光束的中心距离为D，激光芯片之间的周期为P，激光芯片的光斑宽度为W，所述反射镜的厚度为h(0.1mm≤h≤8mm)，所述非重叠反射面222的宽度为L，相邻两束激光束经对应的所述反射镜反射后的光线中心距离为d，所述非重叠反射面222与经过准直的激光束成45°放置，填充率用K表示。根据激光束填充率的定义，得

经过准直的激光束初始的填充率：

反射后的激光束填充率：

根据勾股定理，得

对③进行换算，得

由公式⑤可知，当h取值较大时，L值就小，会导致激光被台阶遮挡，即前一个反射镜会遮挡影响到后一个反射镜反射出的激光束，因此，为了降低激光功率在反射时的损耗以提高反射效率，就要使反射镜不遮挡光束，同时考虑到实际工程中的制造误差，需要预留一定的调整余量C，C≥0.1，因此得出L的最小值：

因此，本发明通过公式⑥来验证取的h值是否能够保证激光束不被遮挡，或者说，通过公式⑤计算出来的L值，必须要大于或等于公式⑥计算出来的L值，如此才能够使得所述激光合束装置100具有较高的反射效率。

也就是说，宽度L满足：

进一步地，为了提高填充率，光线中心距离d越小越接近激光芯片的光斑宽度W越好，根据勾股定理得

值得一提的是，光斑宽度W和激光束的间距D，根据所述二维发光阵列10实际所采用的激光芯片来确定。可选地，所述二维发光阵列10采用的激光芯片的波长范围：200nm～1000nm，对应的光斑宽度W和激光束的间距D为定值。考虑实际的工程应用，L需要满足最小值的要求。同时为了提高光功率密度，d尽量接近于最小值。通过给定反射镜的厚度h来求得L值，即可计算出反射后的填充率，判断是否满足使用需求。

可以理解的是，由于光斑宽度W和激光束的间距D根据实际的半导体激光器来确定。即D值为已知值，而h是设定值，通过公式⑤可以算出L值。公式⑥则用来判定从公式⑤算出来的L值是否大于最小值，如果不大于最小值，这个L值就不可取。而在公式⑤算出来的L值满足公式⑥的最小值要求后，用公式④算出d的值。d值的理想情况是接近dmin，如果比dmin大，那么对应的填充率就低，因此要获得较高的填充率时，需要不断调整h的值，在满足公式⑥的要求下，d值越接近dmin越好。

因此，根据上述公式的计算过程，本发明在另一方面还提供了一种激光合束装置100的填充率计算方法，包括步骤：

S1、根据激光芯片的光斑宽度W，预设所述反射镜的厚度h；

S2、根据所述反射镜的厚度h求得所述重叠反射镜22的所述非重叠反射面222的宽度L；以及

S3、基于所述反射镜的厚度h和所述非重叠反射面222的宽度L，计算出所述激光合束装置100反射后的激光束填充率。

特别地，在所述步骤S2中，在所述步骤S2中，将中心距离D和所述反射镜的厚度h代入公式⑤计算出宽度L值，并将激光芯片的光斑宽度W和预设的所述反射镜的厚度h代入公式⑥，得到Lmin。

进一步地，在所述步骤S3中，在所述步骤S3中，将大于Lmin的L值和预设的所述反射镜的厚度h代入公式④得到光线中心距离d的值，并将光斑宽度W的值代入公式⑦得到dmin，最后将激光芯片的光斑宽度W和接近于dmin的d值公式②，得到反射后的激光束填充率K₁。

总的来讲，本发明的所述组合式阶梯反射镜20由多个长度相同但宽度不同的反射镜组成，每一个反射镜结构简单、容易加工，极大地降低了加工难度和制造成本，其表面光洁度和反射面之间的平行度也能够被大程度的提升。对于不同激光芯片封装时的指向性误差，也能通过调整单个反射镜来适配，降低损耗，提高反射率。

而且，本发明还为所述激光合束装置100提供了填充率的计算方法，根据激光芯片的光斑宽度，预设反射镜的厚度，再通过反射镜的厚度预设值，来计算所述组合式阶梯反射镜20的阶梯宽度，即所述组合式阶梯反射镜20的所述非重叠反射面222的宽度，最后根据反射镜的厚度和所述非重叠反射面222的宽度来计算得到激光束的填充率，提供了工程应用的计算方法。

另外，本发明还提供了根据所需填充率来不断调整反射镜的厚度的方式，来对应设计出所述组合式阶梯反射镜20的结构，具体地，通过不断调整h值，在满足公式⑥的要求下，d值越接近dmin越好，对应可获得较高的填充率K₁，根据最终确定的h值，即可设计出对应的所述组合式阶梯反射镜20的结构，即本发明还提供了一种增加填充率的设计方法。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.组合式阶梯反射镜，用于反射由二维发光阵列发射的多个激光束，其特征在于，所述组合式阶梯反射镜由长度相同但宽度不同的多个反射镜依次叠合组成，多个所述反射镜包括最外层反射镜和依次叠合于所述最外层反射镜的多个重叠反射镜，所述重叠反射镜具有与前一个反射镜的背面叠合的重叠面和非重叠反射面，多个所述重叠反射镜的所述非重叠反射面的宽度相等且均镀有反射膜，所述最外层反射镜的反射面的宽度大于等于所述非重叠反射面的宽度，所述最外层反射镜的反射面和多个所述重叠反射镜的所述非重叠反射面与所述二维发光阵列发射的对应的激光束成45°，以使得经所述组合式阶梯反射镜反射后的激光束的中心距离比入射前的中心距离小，从而提高所述二维发光阵列发射的激光束的填充率。

2.根据权利要求1所述的组合式阶梯反射镜，其特征在于，所述组合式阶梯反射镜的多个叠合的所述反射镜的宽度呈逐渐增大的趋势。

3.根据权利要求1所述的组合式阶梯反射镜，其特征在于，所述二维发光阵列发射的激光束周期相同，所述组合式阶梯反射镜由多个厚度相同的所述反射镜组成。

4.根据权利要求1所述的组合式阶梯反射镜，其特征在于，所述二维发光阵列发射的激光束周期不同，所述组合式阶梯反射镜由多个不同厚度所述反射镜组成，以适配所述二维发光阵列的不同的激光束周期。

5.根据权利要求3或4所述的组合式阶梯反射镜，其特征在于，所述二维发光阵列发射的相邻两个激光束的中心距离为D，所述二维发光阵列的激光芯片的光斑宽度为W，所述非重叠反射面的宽度为L，所述反射镜的厚度为h，所述反射镜的加工调整余量为C，C≥0.1根据勾股定理得

且宽度L满足：

其中所述反射镜的厚度h的范围为：0.1mm≤h≤8mm。

6.根据权利要求3或4所述的组合式阶梯反射镜，其特征在于，相邻两束激光束经对应的所述反射镜反射后的光线中心距离为d，根据激光束填充率的定义，所述组合式阶梯反射镜反射后的激光束填充率

根据勾股定理，光线中心距离

且光线中心距离d满足：

7.激光合束装置，其特征在于，包括二维发光阵列和根据权利要求1至6中任一项所述的组合式阶梯反射镜，所述组合式阶梯反射镜用于反射由所述二维发光阵列发射的多个激光束，以使得反射后的激光束的中心距离比入射前的中心距离小，从而提高所述二维发光阵列发射的激光束的填充率，所述二维发光阵列由多个激光芯片封装于基底形成。

8.根据权利要求5所述的激光合束装置的填充率计算方法，其特征在于，包括步骤：

S1、根据激光芯片的光斑宽度W，预设所述反射镜的厚度h；

S2、根据所述反射镜的厚度h求得所述重叠反射镜的所述非重叠反射面的宽度L；以及

S3、基于所述反射镜的厚度h和所述非重叠反射面的宽度L，计算出所述激光合束装置反射后的激光束填充率。

9.根据权利要求6所述的激光合束装置的填充率计算方法，其特征在于，所述二维发光阵列发射的相邻两个激光束的中心距离为D，所述二维发光阵列的激光芯片之间的周期为P，其中P＝D，激光芯片的光斑宽度为W，所述反射镜的厚度为h，所述非重叠反射面的宽度为L，相邻两束激光束经对应的所述反射镜反射后的光线中心距离为d，所述非重叠反射面与所述二维发光阵列发出的激光束成45°放置，根据激光束填充率的定义，得

经过准直的激光束初始的填充率：

反射后的激光束填充率：

根据勾股定理，得

对③进行换算，得

所述反射镜的加工调整余量为C，C≥0.1，根据勾股定理，宽度L满足：

其中所述反射镜的厚度h的范围为：0.1mm≤h≤8mm；

根据勾股定理，光线中心距离d满足：

10.根据权利要求7所述的激光合束装置的填充率计算方法，其特征在于，在所述步骤S2中，将中心距离D和所述反射镜的厚度h代入公式⑤计算出宽度L值，并将激光芯片的光斑宽度W和预设的所述反射镜的厚度h代入公式⑥，得到Lmin。

11.根据权利要求10所述的激光合束装置的填充率计算方法，其特征在于，在所述步骤S3中，将大于Lmin的L值和预设的所述反射镜的厚度h代入公式④得到光线中心距离d值，并将光斑宽度W的值代入公式⑦得到dmin，最后将激光芯片的光斑宽度W和接近于dmin的d值代入公式②，得到反射后的激光束填充率K₁。

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