CN114243451B - 半导体泵浦源及光纤激光器 - Google Patents

半导体泵浦源及光纤激光器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及激光技术领域，公开了一种半导体泵浦源及光纤激光器，其中，半导体泵浦源包括：泵浦光发射单元、偏振合束器、滤波片和壳体；所述偏振合束器包括偏振分光面，所述壳体上设有消光孔道和回收孔道，所述消光孔道位于偏振分光面的反射方向上，所述回收孔道位于滤波片的反射方向上，所述泵浦光发射单元发射的泵浦光中的S光通过所述偏振合束器射入所述消光孔道并被消光孔道消除，回返光经所述滤波片反射至回收孔道中被回收消除，提高了所述半导体泵浦源消除回返光的性能，延长半导体泵浦源的使用寿命。

Description

半导体泵浦源及光纤激光器
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种半导体泵浦源及光纤激光器。
背景技术
随着激光技术的不断发展和推广，越来越多的传统制造行业采用激光技术来提升加工质量，同时大大提升加工效率。近2年来，光纤激光器通过提升激光功率和光束质量，不断扩展了在高端制造行业的运用，比如节能汽车、航空航天、轮船、高铁、高功率清洗切割等行业。大大解决传统加工的技术难题，同时提升加工生产效率。作为光纤激光器最核心的器件，泵浦源在设计上朝着更大功率、高亮度方面不断探索和突破，部分企业的单个泵浦源输出功率达到1000W以上。传统泵浦源一般是采用多路泵浦光模组的光路进行叠加，通过光斑整形、合束、聚焦耦合、实现光纤输出的方式。光纤和光束质量不变的情况下，为实现更高功率的输出，普遍会采用偏振合束的方式。
随着单个泵浦源功率的提高，传统泵浦源的设计方案有两大缺陷：
1、根据不同泵浦光模组自身偏振度和封装工艺的影响，泵浦光模组焊入泵浦源的壳体后，典型偏振度95％左右，普遍在90％～98％不等；采用偏振合束的设计方案必然会使降低耦合效率，例如偏振度为95％，会使5％的光功率通过偏振合束器漏掉；泵浦源功率越高，偏振合束器漏光越严重；大量的泵浦漏光会通过泵浦源的壳体表面反射，散射在壳体内腔，严重影响产品质量可靠性。
2、光纤激光器中包括泵浦源和光路系统，光路系统将泵浦源发射的泵浦光激励成激光，激光功率的大小直接决定光纤激光器的加工效率及效果，目前增加泵浦源的个数或者直接增大泵浦源自身的功率以提高光纤激光器输出功率的主要手段之一，然而增大泵浦源自身的功率是现今的一技术难点，其需要面临的问题主要有散热效率低及由光纤激光器在加工的过程中回返光造成泵浦源被烧损的问题。需要说明的是，光纤激光器在焊接、切割时，激光作用于待加工物件(大多数为高反金属材料)会有一部分激光返回到光纤激光器中，通过光纤进入泵浦源中，这部分返回的激光称为回返光，回返光具有高能量会烧损泵浦源，严重会烧损整个光纤激光器，影响泵浦源和光纤激光器的使用寿命，且随着光纤激光器输出激光功率越大，在加工过程中，回返光越严重，并且回返光纵使被泵浦源的吸收也会产生大量的热，这部分热量也加剧了泵浦源对自身散热效率的需求。
因此，提高泵浦源的散热效率及消除回返光是目前技术重点。
发明内容
本发明提出了一种半导体泵浦源及光纤激光器，以解决现有技术中漏光和回返光损坏泵浦光模组和壳体，影响泵浦源使用寿命的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种半导体泵浦源，包括：
泵浦光发射单元，用于发射泵浦光；
偏振合束器，设置在所述泵浦光发射单元的出光方向上，所述偏振合束器用于输出合束泵浦光，所述偏振合束器包括偏振分光面；
滤波片，所述滤波片位于所述偏振分光面的出光方向上，所述泵浦光中的P光经过所述偏振分光面发射至所述滤波片；
壳体，所述壳体上设有消光孔道和回收孔道；所述消光孔道位于所述偏振分光面的反射方向上，所述泵浦光中的S光经所述偏振分光面发射至所述消光孔道中被消除；所述回收孔道位于所述滤波片的反射方向上，回返光经所述滤波片反射至所述回收孔道中被回收消除。
可选地，所述泵浦光发射单元包括至少一个第一泵浦光模组和至少一个第二泵浦光模组，所述偏振合束器设在所述第一泵浦光模组和所述第二泵浦光模组的出光方向上，所述第一泵浦光模组和所述第二泵浦光模组发射的泵浦光通过所述偏振合束器合束形成合束泵浦光；
所述第一泵浦光模组包括至少一个第一泵浦光发射元件，各所述第一泵浦光发射元件依次错开设置；所述第二泵浦光模组包括至少一个第二泵浦光发射元件，各所述第二泵浦光发射元件依次错开设置。
可选地，各所述第一泵浦光发射元件由高到低依次错开设置，各所述第二泵浦光发射元件由高到低依次错开设置。
可选地，半导体泵浦源还包括第一反射单元和第二反射单元，所述第一反射单元设在所述第一泵浦光模组和所述偏振合束器之间，以用于将各所述第一泵浦光发射元件发射的泵浦光反射至所述偏振合束器；
所述第二反射单元设在所述第二泵浦光模组和所述偏振合束器之间，以用于将各所述第二泵浦光发射元件发射的泵浦光反射至所述偏振合束器。
可选地，所述第一泵浦光模组包括第一单元排和第二单元排，所述第一单元排和所述第二单元排分别包括至少一个所述第一泵浦光发射元件，所述第一单元排中的所有所述第一泵浦光发射元件的位置低于所述第二单元排中任意所述第一泵浦光发射元件的位置；
所述第一反射单元包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜用于将所述第一单元排中所述第一泵浦光发射元件发射的泵浦光反射至所述第二反射镜，所述第二反射镜用于将接收到的所述泵浦光反射至所述偏振合束器的一入光面；
所述第二单元排中的所述第一泵浦光发射元件发射的泵浦光能够越过所述第二反射镜传播至所述偏振合束器的一入光面；
所述第二泵浦光模组包括第三单元排和第四单元排，所述第三单元排和所述第四单元排分别包括至少一个所述第二泵浦光发射元件；
所述第二反射单元包括第三反射镜和第四反射镜，所述第三反射镜能够将所述第三单元排中所述第二泵浦光发射元件发射的泵浦光反射至所述偏振合束器的另一入光面，所述第四反射镜能够将所述第四单元排中所述第二泵浦光发射元件发射的泵浦光反射至所述偏振合束器的另一入光面。
可选地，所述第一单元排中的所述第一泵浦光发射元件和所述第一反射镜之间还依次设有第一准直透镜和第五反射镜；
所述第二单元排中的所述第一泵浦光发射元件和所述第二反射镜之间还依次设有第二准直透镜和第六反射镜；
所述第三单元排中的所述第二泵浦光发射元件和所述第三反射镜之间还依次设有第三准直透镜和第七反射镜；
所述第四单元排中的所述第二泵浦光发射元件和所述第四反射镜之间还依次设有第四准直透镜和第八反射镜。
可选地，所述滤波片上设有回返光高反膜层和泵浦光增透膜层。
可选地，半导体泵浦源还包括散热结构，所述散热结构和所述壳体接触相连。
可选地，所述散热结构包括冷却板，所述冷却板内设有冷却通道，所述冷却通道内填充有可流动的冷却介质。
本发明该提出了一种光纤激光器，包括上述半导体泵浦源。
与现有技术相比，本发明提供的半导体泵浦源中，泵浦光发射单元发出的泵浦光通过偏振合束器后，使泵浦光中的P光进行合束，合束后的泵浦光再发射到滤波片后输出，并使泵浦光中S光发射至消光孔道中，避免泵浦光中漏掉的S光损坏壳体及其他光学镜片，能够降低半导体泵浦源整体的温度，延长半导体泵浦源的使用寿命。此外，半导体泵浦源在应用过程中，会存在一部分的激光返回到半导体泵浦源中，这部分返回的激光(回返光)通过滤波片反射至回收孔道中，能够防止回返光灼伤泵浦光发射单元，通过回收孔道将回返光回收消除，也能够避免灼伤其他光学镜片，进一步地提高了所述半导体泵浦源的使用寿命。
此外，本发明提供的光纤激光器由于包括上述半导体泵浦源，因此也具备所述半导体泵浦源的优点，而且，半导体泵浦源实现高功率的输出，进一步的可提高了光纤激光器的集成及散热性能。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明一实施例中半导体泵浦源一视角的立体图；
图2是本发明一实施例中半导体泵浦源另一视角的立体图；
图3是本发明一实施例中半导体泵浦源的平面图；
图4是本发明一实施例中半导体泵浦源又一视角的立体图；
图5是本发明一实施例中壳体和散热结构的连接关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请实施例，而非对本申请实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请实施例相关的部分而非全部结构。
此外，在说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等仅用于区别相同技术特征的描述目的，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，也不一定描述次序或时间顺序。在合适的情况下术语是可以互换的。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
类似地，在说明书和权利要求书中同样使用术语“固定”、“连接”，不应理解为限于直接的连接。因此，表达“装置A与装置B连接”不应该限于装置或系统中装置A直接连接到装置B，其意思是装置A与装置B之间具有路径，这可以是包括其他装置或工具的路径。
请参照图1，本发明其中一实施例提供一种半导体泵浦源1000，包括：
泵浦光发射单元10，用于发射泵浦光；
偏振合束器20，用于输出合束泵浦光，偏振合束器20设置在泵浦光发射单元10的出光方向上，偏振合束器20包括偏振分光面22；
滤波片30，滤波片30位于偏振分光面22的出光方向上，泵浦光中的P光经过偏振分光面22发射至滤波片30；
壳体40，壳体40上设有消光孔道42和回收孔道44；消光孔道42位于偏振分光面22的反射方向上，泵浦光中的S光经偏振分光面22反射至消光孔道42中被消除；回收孔道44位于滤波片30的反射方向上，回返光经滤波片30反射至回收孔道44中被回收消除。
本实施例的半导体泵浦源1000中，泵浦光发射单元10发出的泵浦光通过偏振合束器20后，使泵浦光中S光被发射至消光孔道42中，泵浦光中的P光被合束并发射被合束后的合束泵浦光到所述滤波片30。外界反射后的回返光通过滤波片30反射至回收孔道44中，能够防止回返光灼伤泵浦光发射单元10，通过回收孔道44将回返光回收消除，也能够避免灼伤壳体40和其他光学镜片。泵浦光中S光经过偏振分光面22反射至消光孔道42中，避免合束泵浦光中漏掉的S光损坏壳体40及其他光学镜片，能够降低半导体泵浦源1000整体的温度，延长半导体泵浦源1000的使用寿命。
可以理解的是，根据实际需求，在一些具体的实施例中，消光孔道42和回收孔道44可以位于偏振合束器20的同一侧，也可以分别位于偏振合束器20的两侧。
请参照图2至图4，在一实施例中，半导体泵浦源1000还包括准直透镜50，准直透镜50设在泵浦光发射单元10和偏振合束器20之间。准直透镜50用于将泵浦光发射单元10发射出的泵浦光在快轴或/和慢轴上压缩准直。
在一实施例中，泵浦光发射单元10包括第一泵浦光模组12和第二泵浦光模组14，偏振合束器20设在第一泵浦光模组12和第二泵浦光模组14的出光方向上，第一泵浦光模组12和第二泵浦光模组14发射的泵浦光通过偏振合束器20合束形成合束泵浦光；第一泵浦光模组12包括至少一个第一泵浦光发射元件122，各第一泵浦光发射元件122依次错开设置；第二泵浦光模组14包括至少一个第二泵浦光发射元件142，各第二泵浦光发射元件142依次错开设置。具体的，偏振合束器20上设有两个入光面和一出光面28，两个入光面为第一入光面26、第二入光面27，第一泵浦光模组12发射的泵浦光从第一入光面26输入，泵浦光中的P光透过偏振分光面22后从所述出光面28发射至滤波片30，S光被反射至消光孔道42中并被消光孔道42消除。此外，所述偏振合束器20还包括一半波片29，所述半波片29设于第二入光面27上，如图2所示，所述半波片29贴合于第二入光面27上。所述第二泵浦光模组14发射的泵浦光从第二入光面26输入之前先射入所述半波片29，使入射的泵浦光中的P光及S光均旋转90°，旋转90°后的S光转变成P光，并从所述偏振合束器中的偏振分光面22透过并进入所述消光孔道42中，而旋转90°后P光转变成S光，并被所述偏振合束器中的偏振分光面22反射并从所述出光面28发射至滤波片30，实现了第一泵浦光模组12和第二泵浦光模组13发射泵浦光在经过偏振合束器20后被合束发射到所述滤波片30。
在一实施例中，第一泵浦光发射元件122和第二泵浦光发射元件142均可以设置很多个，且各第一泵浦光发射元件122依次错开设置，第二泵浦光发射元件142依次错开设置，如此，第一泵浦光发射元件122和第二泵浦光发射元件142互不干涉，能够使泵浦光发射单元10输出的泵浦光功率很大。
可以理解的是，第一泵浦光模组12的数量和第二泵浦光模组14的数量根据实际情况增减。第一泵浦光模组12的数量可以为一个或多个，第二泵浦光模组14的数量也可以为一个或多个。
需要说明的是，第一泵浦光发射元件122和第二泵浦光发射元件142发射的泵浦光中包括P光和S光，其中P光约占95％，S光约占5％。所述偏振分光面22镀有透过P光、反射S光的膜层。偏振合束器20上设有两个入光面镀有泵浦光增透膜层，所述出光面28镀有泵浦光增透膜层，为了防止回返光进入并损坏所述第一泵浦光发射元件122和第二泵浦光发射元件142，所述出光面28除了镀有泵浦光增透膜层外，还可镀有回返光高反膜层。同理，所述滤波片30上同时镀有回返光高反膜层和泵浦光增透膜层。
在一实施例中，各第一泵浦光发射元件122由高到低依次错开设置，各第二泵浦光发射元件142由高到低依次错开设置。在本实施例中，壳体40平放，第一泵浦光发射元件122和第二泵浦光发射元件142均设置在壳体40上。在设置第一泵浦光发射元件122和第二泵浦光发射元件142时，在壳体40上设置多个台阶，并将第一泵浦光发射元件122和第二泵浦光发射元件142分别安装于一个台阶上，如此，使得第一泵浦光发射元件122由高到低依次错开设置，第二泵浦光发射元件142由高到低依次错开设置。
在一实施例中，半导体泵浦源1000还包括第一反射单元60和第二反射单元70，第一反射单元60设在第一泵浦光模组12和偏振合束器20之间，以用于将各第一泵浦光发射元件122发射的泵浦光反射至偏振合束器20的第一入光面26；
第二反射单元70设在第二泵浦光模组14和偏振合束器20之间，以用于将各第二泵浦光发射元件142发射的泵浦光反射至偏振合束器20的第二入光面27。如图3和图4所示，在一具体的实施例中，第一泵浦光模组12包括24个第一泵浦光发射元件122，24个第一泵浦光发射元件122分成两排依次错开设置，24个第一泵浦光发射元件122的输出端依次设有准直透镜50和第三反射单元80，准直透镜50用于对第一泵浦光发射元件122发出的泵浦光压缩准直，第三反射单元80用于将准直后的泵浦光反射至第一反射单元60，第一反射单元60和第三反射单元80均是为了改变泵浦光的传播方向，以便于合理利用空间。具体的，其中一排第一泵浦光发射元件122分别位于12个高根据实际情况增减。第一泵浦光模组12的数量可以为一个或多个，第二泵浦光模组14的数量也可以为一个或多个。
需要说明的是，第一泵浦光发射元件122和第二泵浦光发射元件142发射的泵浦光中包括P光和S光，其中P光约占95％，S光约占5％。所述偏振分光面22镀有透过P光、反射S光的膜层。偏振合束器20上设有两个入光面镀有泵浦光增透膜层，所述出光面28镀有泵浦光增透膜层，为了防止回返光进入并损坏所述第一泵浦光发射元件122和第二泵浦光发射元件142，所述出光面28除了镀有泵浦光增透膜层外，还可镀有回返光高反膜层。同理，所述滤波片30上同时镀有回返光高反膜层和泵浦光增透膜层。
在一实施例中，各第一泵浦光发射元件122由高到低依次错开设置，各第二泵浦光发射元件142由高到低依次错开设置。在本实施例中，壳体40平放，第一泵浦光发射元件122和第二泵浦光发射元件142均设置在壳体40上。在设置第一泵浦光发射元件122和第二泵浦光发射元件142时，在壳体40上设置多个台阶，并将第一泵浦光发射元件122和第二泵浦光发射元件142分别安装于一个台阶上，如此，使得第一泵浦光发射元件122由高到低依次错开设置，第二泵浦光发射元件142由高到低依次错开设置。
在一实施例中，半导体泵浦源1000还包括第一反射单元60和第二反射单元70，第一反射单元60设在第一泵浦光模组12和偏振合束器20之间，以用于将各第一泵浦光发射元件122发射的泵浦光反射至偏振合束器20的第一入光面26；
第二反射单元70设在第二泵浦光模组14和偏振合束器20之间，以用于将各第二泵浦光发射元件142发射的泵浦光反射至偏振合束器20的第二入光面27。如图3和图4所示，在一具体的实施例中，第一泵浦光模组12包括24个第一泵浦光发射元件122，24个第一泵浦光发射元件122分成两排依次错开设置，24个第一泵浦光发射元件122的输出端依次设有准直透镜50和第三反射单元80，准直透镜50用于对第一泵浦光发射元件122发出的泵浦光压缩准直，第三反射单元80用于将准直后的泵浦光反射至第一反射单元60，第一反射单元60和第三反射单元80均是为了改变泵浦光的传播方向，以便于合理利用空间。具体的，其中一排第一泵浦光发射元件122分别位于12个高台阶上，另一排第一泵浦光发射元件122分别位于12个低台阶上，最低的高台阶比最高的低台阶高一个台阶的高度，且在同一排第一泵浦光发射元件122中，朝第一反射单元60方向，各第一泵浦光发射元件122的高度逐渐变低，以使相对靠近第一反射单元60的第一泵浦光发射元件122不会挡住相对远离第一反射单元60的第一泵浦光发射元件122，各第一泵浦光发射元件122不会发生干涉。高台阶的12个第一泵浦光发射元件122发出的泵浦光经过一个第一反射单元60反射至偏振合束器20的第一入光面26，低台阶的12个第一泵浦光发射元件122发出的泵浦光经过第一反射单元60反射至偏振合束器20的第一入光面26。
第二泵浦光模组14包括24个第二泵浦光发射元件142，24个第二泵浦光发射元件142分成两排依次错开设置，24个第二泵浦光发射元件142的输出端依次设有准直透镜50和第四反射单元90，准直透镜50用于对第二发射元件发出的泵浦光压缩准直，第四反射单元90用于将准直后的泵浦光反射至第二反射单元70，第二反射单元70和第四反射单元90均是为了改变泵浦光的传播方向，以便于合理利用空间。具体的，其中一排第二泵浦光发射元件142分别位于12个高台阶上，另一排第二泵浦光发射元件142分别位于12个低台阶上，最低的高台阶比最高的低台阶高一个台阶的高度，且在同一排第二泵浦光发射元件142中，朝第二反射单元70方向，各第二泵浦光发射元件142的高度依次变低，以使相对靠近第二反射单元70的第二泵浦光发射元件142不会挡住相对远离第二反射单元70的第二泵浦光发射元件142，各第二泵浦光发射元件142不会发生干涉。高台阶的12个第二泵浦光发射元件142发出的泵浦光经过第二反射单元70反射至偏振合束器20，低台阶的12个第二泵浦光发射元件142发出的泵浦光经过第二反射单元70反射至偏振合束器20的第二入光面27。
可以理解的是，根据实际需要，在其他的一些实施例中，第一泵浦光模组12中第一泵浦光发射元件122的数量和第二泵浦光模组14中第二泵浦光发射元件142的数量可以根据具体需要而确定。
在一具体的实施例中，第一泵浦光模组12包括第一单元排101和第二单元排102，第一单元排101和第二单元排102分别包括错开设置的多个第一泵浦光发射元件122，第一反射单元60包括第一反射镜62和第二反射镜64，第三反射单元80包括第五反射镜82和第六反射镜84；第二泵浦光模组14包括第三单元排103和第四单元排104，第三单元排103和第四单元排104分别包括错开设置的多个第二泵浦光发射元件142，第二反射单元70包括第三反射镜72和第四反射镜74，第四反射单元90包括第七反射镜92和第八反射镜94，准直透镜50包括第一准直透镜52、第二准直透镜54、第三准直透镜56和第四准直透镜58。其中，第一准直透镜52、第二准直透镜54、第三准直透镜56和第四准直透镜58分别包括快轴准直透镜和慢轴准直透镜，第一泵浦光发射元件122、第二泵浦光发射元件142依次通过快轴准直透镜和慢轴准直透镜进行准直。
其中，第一单元排101中所有的第一泵浦光发射元件122的位置要比第二单元排102中任意一个第一泵浦光发射元件122的位置要低，第二反射镜64位于第二单元排102和偏振合束器20之间，但第二反射镜64的高度比第一反射镜62和第二单元排102的高度都要矮，使得第二单元排102中的第一泵浦光发射元件122发射的泵浦光经过一个第二准直透镜54准直，然后经第六反射镜84反射后，能够越过第二反射镜64的顶部，直接传播至偏振合束器20的第一入光面26上。而第一单元排101中的一泵浦光发射元件122发射泵浦光后，经过一个第一准直透镜52准直，然后经过一个第五反射镜82反射至第一反射镜62的下部，经第二反射镜64传播至偏振合束器20的第一入光面26上。
第三反射镜72的高度比第四反射镜74的高度要低，第三单元排103中的第二泵浦光发射元件142发射泵浦光后，经过一个第三准直透镜56准直，经第七反射镜92反射至第三反射镜72，再通过第三反射镜72依次反射至偏振合束器20的半波片28及第二入光面27上。第四单元排104中的第二泵浦光发射元件142发射泵浦光后，经过一个第四准直透镜58准直，经过第八反射镜94反射至第四反射镜74的上部，再通过第四反射镜74依次反射至偏振合束器20的半波片28及第二入光面27上。
如此，第一反射单元60和第二反射单元70不会出现相互干涉，且理论上讲，第一泵浦光发射模组12中的第一泵浦光发射元件122的数量可以无限叠加，第二泵浦光发射模组14中的第二泵浦光发射元件142的数量也可以无限叠加。
在一具体的实施例中，壳体40主要采用铜制成，在铜的表面镀金，因此，回光孔道44和消光孔道42的主体都主要采用铜制成，回光孔道44和消光孔道42的侧壁分别镀金，能够反射80％左右的回返光和泵浦光中的S光，剩余的20％可以被壳体40吸收，回返光在回收孔道44中多次反射，泵浦光中的S光在消光孔道42中多次反射，每次反射都可以吸收20％，直至全部被壳体40吸收。具体的，第一泵浦光发射元件122和第二泵浦光发射元件142均为泵浦光芯片，当叠加的泵浦光芯片越多，则漏掉的泵浦光中的S光也越多，消光孔道42的孔径也应设置的更大；当所述半导体泵浦源1000或包括所述半导体泵浦源1000的光纤激光器对高反射材料进行加工时，会有部分的回返光进入所述半导体泵浦源1000，且随着输出功率增大，回返光也增多，因此，针对于高功率(一般大于1000W)的半导体泵浦源1000，其设置回收孔道44的孔径也应设置的越大。具体地，请参照图3，带箭头的虚线即为泵浦光、合束泵浦光和回返光的光路走向。
优选的，在一实施例中，回收孔道44和消光孔道42分别设有弯道结构，即回收孔道44和消光孔道42分别为弯曲形的孔通道，如此，回返光可以在回收孔道44内多次反射，以确保回返光能够在回收孔道44内完全吸收。泵浦光中漏掉的S光可以在消光孔道42中多次反射，以确保漏掉的S光可以在消光孔42中被完全吸收。进一步地，滤波片30和回收孔道44侧壁之间形成5°～85°的倾斜夹角，当回返光传播至回收孔道44侧壁时，能够在回收孔道44内多次反射，直至将回返光完全吸收。
偏振分光面22的反射面和消光孔道42的孔口之间也形成一定角度，当漏掉的S光传播至消光孔道42侧壁时，能够在消光孔道42内多次反射，直至将漏掉的S光完全吸收。
请继续参照图3，所述半导体泵浦源1000还包括：聚焦透镜200和泵浦光输出端口，所述泵浦光输出端口内设置有传输光纤300，在一实施例中，所述半导体泵浦源中仅包括一个所述聚焦透镜200，同时实现对从所述滤波片30发射过来的泵浦光进行快轴及慢轴的聚焦，为了使所述半导体泵浦源1000最终输出的泵浦光具有较好的光束质量，优选地，所述半导体泵浦源1000包括快轴聚焦透镜220及慢轴聚焦透镜210。即从所述滤波片30发射出的泵浦光依次经过所述快轴聚焦透镜220、慢轴聚焦透镜210后耦合进入传输光纤300，最后泵浦光从所述传输光纤300输出，可用作于光纤激光器的光源。
需要说明的是，所述聚焦透镜200镀有泵浦光增透膜层，若是为了进一步防止回返光进入所述第一泵浦光发射元件122和第二泵浦光发射元件142，烧损所述半导体泵浦源1000，所述聚焦透镜200可以同时镀有泵浦光增透膜层和回返光高反膜层。此外，所述半导体泵浦源1000中所述准直透镜50也镀有泵浦光增透膜层、所述第一反射单元60、第二反射单元70、第三反射单元80及第四反射单元90中的反射镜上均镀有泵浦光高反膜层。
具体地，根据实际需求，泵浦光的发射波长可以设置915nm、945nm、976nm中的一种。如果所述泵浦光发射单元10发射的是波长为915nm的泵浦光，则所述泵浦光增透膜层为915nm的泵浦光增透膜层，能够透过915nm泵浦光，而不能透过其他波长的泵浦光；回返光(激光)的波长一般为1080nm，故回返光高反膜层为1080nm的回返光高反膜层。其中，所述泵浦光增透膜层的增透率为98％～99.8％，回返光高反膜层的反射率为98％～99.8％。
请参照图5，在一实施例中，半导体泵浦源1000还包括散热结构，散热结构和壳体40接触相连。通过散热结构可以将壳体40吸收的热全部散发至外界，能够降低半导体泵浦源1000整体的温度，避免损坏泵浦光发射单元10、其他光学镜片和壳体40等。
在一实施例中，散热结构包括冷却板46，冷却板46内设有冷却通道48，冷却通道48内填充有可流动的冷却介质。具体的，冷却介质为水，冷却通道48与流动的水源连接，流动的水能够将壳体40吸收的热带离，能够降低壳体40及整个半导体泵浦源1000的温度。
可以理解的是，根据实际需求，在一些实施例中，冷却板46也可以采用风冷或其他冷却的方式进行冷却。
此外，本发明的实施例还提出了一种光纤激光器，包括上述的半导体泵浦源1000，所述半导体泵浦源1000可作为光纤激光器的光源。
本发明实施例中所述半导体泵浦源1000包括：壳体40，及设于壳体内的泵浦光发射单元10、偏振合束器20、滤波片30，所述偏振合束器20设置在泵浦光发射单元10的出光方向上，偏振合束器20包括偏振分光面22；所述滤波片30位于偏振分光面22的出光方向上，泵浦光中的P光经过偏振分光面22发射至滤波片30；所述壳体40上设有消光孔道42和回收孔道44，消光孔道42位于偏振分光面22的反射方向上，泵浦光中的S光经偏振分光面22反射至消光孔道42中被消除；回收孔道44位于滤波片30的反射方向上，回返光经滤波片30反射至回收孔道44中被回收消除。相较于现有技术：本发明实施例避免了泵浦光中漏掉的S光损坏壳体及其他光学镜片，能够降低半导体泵浦源整体的温度，延长半导体泵浦源1000的使用寿命，且还能够防止回返光灼伤泵浦光发射单元10，通过回收孔道44将回返光回收消除，也能够避免灼伤其他光学镜片，进一步提高了所述半导体泵浦源1000的使用寿命。
因此，本实施例的光纤激光器因为包括上述半导体泵浦源1000，故也具有上述优点，在此不再赘述，而且，所述半导体泵浦源1000实现高功率的输出，进一步的可提高了光纤激光器的集成及散热性能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种半导体泵浦源，其特征在于，包括：
泵浦光发射单元，用于发射泵浦光；
偏振合束器，设置在所述泵浦光发射单元的出光方向上，所述偏振合束器用于输出合束泵浦光，所述偏振合束器包括偏振分光面；
滤波片，所述滤波片位于所述偏振分光面的出光方向上，所述泵浦光中的P光经过所述偏振分光面发射至所述滤波片；
壳体，所述壳体上设有消光孔道和回收孔道；所述消光孔道位于所述偏振分光面的反射方向上，所述泵浦光中的S光经过所述偏振分光面发射至所述消光孔道中被消除；所述回收孔道位于所述滤波片的反射方向上，回返光经所述滤波片反射至所述回收孔道中被回收消除；
所述回收孔道和所述消光孔道分别为弯曲形的盲孔通道，所述壳体采用铜制成，所述回收孔道和所述消光孔道的侧壁分别镀金。
2.根据权利要求1所述的半导体泵浦源，其特征在于，所述泵浦光发射单元包括至少一个第一泵浦光模组和至少一个第二泵浦光模组，所述偏振合束器设在所述第一泵浦光模组和所述第二泵浦光模组的出光方向上，所述第一泵浦光模组和所述第二泵浦光模组发射的泵浦光通过所述偏振合束器合束形成合束泵浦光；
所述第一泵浦光模组包括至少一个第一泵浦光发射元件，各所述第一泵浦光发射元件依次错开设置；所述第二泵浦光模组包括至少一个第二泵浦光发射元件，各所述第二泵浦光发射元件依次错开设置。
3.根据权利要求2所述的半导体泵浦源，其特征在于，各所述第一泵浦光发射元件由高到低依次错开设置，各所述第二泵浦光发射元件由高到低依次错开设置。
4.根据权利要求3所述的半导体泵浦源，其特征在于，还包括第一反射单元和第二反射单元，所述第一反射单元设在所述第一泵浦光模组和所述偏振合束器之间，以用于将各所述第一泵浦光发射元件发射的泵浦光反射至所述偏振合束器；
所述第二反射单元设在所述第二泵浦光模组和所述偏振合束器之间，以用于将各所述第二泵浦光发射元件发射的泵浦光反射至所述偏振合束器。
5.根据权利要求4所述的半导体泵浦源，其特征在于，所述第一泵浦光模组包括第一单元排和第二单元排，所述第一单元排和所述第二单元排分别包括至少一个所述第一泵浦光发射元件，所述第一单元排中的所有所述第一泵浦光发射元件的位置低于所述第二单元排中任意所述第一泵浦光发射元件的位置；
所述第一反射单元包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜用于将所述第一单元排中所述第一泵浦光发射元件发射的泵浦光反射至所述第二反射镜，所述第二反射镜用于将接收到的所述泵浦光反射至所述偏振合束器的一入光面；
所述第二单元排中的所述第一泵浦光发射元件发射的泵浦光能够越过所述第二反射镜传播至所述偏振合束器的一入光面；
所述第二泵浦光模组包括第三单元排和第四单元排，所述第三单元排和所述第四单元排分别包括至少一个所述第二泵浦光发射元件；
所述第二反射单元包括第三反射镜和第四反射镜，所述第三反射镜能够将所述第三单元排中所述第二泵浦光发射元件发射的泵浦光反射至所述偏振合束器的另一入光面，所述第四反射镜能够将所述第四单元排中所述第二泵浦光发射元件发射的泵浦光反射至所述偏振合束器的另一入光面。
6.根据权利要求5所述的半导体泵浦源，其特征在于，所述第一单元排中的所述第一泵浦光发射元件和所述第一反射镜之间还依次设有第一准直透镜和第五反射镜；
所述第二单元排中的所述第一泵浦光发射元件和所述第二反射镜之间还依次设有第二准直透镜和第六反射镜；
所述第三单元排中的所述第二泵浦光发射元件和所述第三反射镜之间还依次设有第三准直透镜和第七反射镜；
所述第四单元排中的所述第二泵浦光发射元件和所述第四反射镜之间还依次设有第四准直透镜和第八反射镜。
7.根据权利要求1所述的半导体泵浦源，其特征在于，所述滤波片上设有回返光高反膜层和泵浦光增透膜层。
8.根据权利要求1至7任一项所述的半导体泵浦源，其特征在于，还包括散热结构，所述散热结构和所述壳体接触相连。
9.根据权利要求8所述的半导体泵浦源，其特征在于，所述散热结构包括冷却板，所述冷却板内设有冷却通道，所述冷却通道内填充有可流动的冷却介质。
10.一种光纤激光器，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的半导体泵浦源。
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