CN116794850A - 一种用于改善半导体激光器Smile效应的慢轴准直镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于改善半导体激光器Smile效应的慢轴准直镜，该慢轴准直镜由平行六面棱镜改造而成，沿着光传播的方向，光入射端为平面，光出射端为球面，透镜材料为S‑TIH53。数个慢轴准直镜通过排列组合可将半导体激光器阵列发射的具有Smile效应的激光进行矫正。即在实现慢轴准直的同时实现Smile效应的矫正。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学元件，具体涉及一种用于改善半导体激光器Smile效应的慢轴准直镜。
背景技术
半导体激光器由于电光转换率高、体积小、寿命长等突出优点，广泛应用于工业、军事、科研等领域。为获得高功率的输出通常采用阵列的形式，即巴条。然而由于半导体激光器阵列封装过程中芯片与热沉的热膨胀系数不匹配造成Smile效应，导致半导体激光器各个发光单元的光束经快轴准直后，以不同方向进行传播，严重影响了半导体激光器的光束质量，限制了其应用和发展。
目前对于Smile矫正主要有两种方案：一种是引入与衬底热膨胀系数相匹配的合金，然而这样会增加器件厚度。一种是通过外部光路来矫正，如倾斜柱面透镜，长焦距梯度折射率透镜，自定义折射板，或快轴准直后旋转慢轴柱面透镜。这些方案虽然在一定程度上矫正了Smile，但是不能对特定的Smile进行矫正，且结构不紧凑。
发明内容
为了克服现有技术的不足，提出一种用于改善半导体激光器Smile效应的慢轴准直镜，实现慢轴准直的同时实现Smile效应的矫正。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于改善半导体激光器Smile效应的慢轴准直镜，由平行六面棱镜改造而成，沿着光传播的方向，光入射端为平面，光出射端为球面，慢轴准直镜的理论最大焦距以及准直后的剩余发散角的表达式分别为：
；
SAC为慢轴准直镜。
作为本方案的优选：所述透镜材料为S-TIH53。
作为本方案的优选：所述慢轴准直镜所有的入射面均镀有增透膜，所有反射面均镀有增反膜。
作为本方案的优选：所述慢轴准直镜的斜面与水平方向的夹角均为45°。入射面与下反射面的夹角也为45°，以实现单个发光点的光束在经过快轴准直过后在慢轴准直镜内部实现两次全反射。
多个不同高度的慢轴准直镜在水平方向排列组合为一排，各个慢轴准直镜分别对应于半导体激光器的单个发光单元，当光束经过快轴准直镜准直过后，具有Smile效应的光斑，在慢轴准直镜内部发生两次全反射，依据相邻发光点之间的高度差来放置慢轴准直镜，相邻慢轴准直镜垂直方向的高度差与相邻发光点的高度差一致，使光线经过全反射后，将光斑调整至同一水平线，来矫正Smile效应；最终通过球面实现准直。
本方案的有益结果是：数个不同高度的慢轴准直镜通过排列组合可将半导体激光器阵列发射的具有Smile效应的激光进行矫正。可根据不同形状的Smile来放置不同高度的慢轴准直镜，进行排列组合。且在矫正半导体激光器Smile效应的同时，实现慢轴准直。
附图说明
附图为本发明的示意图。
图1所示为本发明的慢轴准直镜的单个结构示意图；其中图1-1为立体图，图1-2为侧视图；图1-3为相邻不同高度光斑矫正Smile后出射光高度相同；
图2所示为本发明的慢轴准直镜的原理图（2个慢轴准直镜并排的俯视角度）；为入射角的一半；
图3所示为传统的慢轴准直镜的整体排布示意图，各个慢轴准直镜高度相同；其中图3-1为立体图，左侧为入射面，右侧为光出射端的球面，图3-2为俯视图，左侧为入射面，右侧为光出射端的球面；
图4、图5、图6所示为本发明的慢轴准直镜针对特定Smile排布示意图；图4为一排向下弯的Smile光斑对应一排向上弯的慢轴准直镜，形成互补；图5-1为一排S形弯的Smile光斑对应一排反向S形弯的慢轴准直镜，形成互补，图5-2为反向S形弯的一排慢轴准直镜的放大图；图6为一排向上弯的Smile光斑对应一排向下弯的慢轴准直镜，形成互补。
图7所示为本发明的慢轴准直镜对应整体激光器光路结构示意图。
图中，光入射端1，光出射端2，半导体激光器巴条3，快轴准直镜4，慢轴准直镜5。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
参考图1，一种用于改善半导体激光器Smile效应的慢轴准直镜，由平行六面棱镜改造而成，沿着光传播的方向，光入射端1为平面，光出射端2为球面。
慢轴准直镜的理论最大焦距以及准直后的剩余发散角的表达式分别为：
；
SAC为慢轴准直镜。
所述慢轴准直镜所用透镜材料为S-TIH53。
在本实施例中，所述慢轴准直镜所有的入射面均镀有增透膜，所有反射面均镀有增反膜。
在本实施例中，所述慢轴准直镜的斜面与水平方向的夹角均为45°。入射面与下反射面的夹角也为45°，以实现单个发光点的光束在经过快轴准直过后在慢轴准直镜内部实现两次全反射。
多个不同高度的慢轴准直镜在水平方向排列组合为一排，各个慢轴准直镜分别对应于半导体激光器的单个发光单元，当光束经过快轴准直镜准直过后，具有Smile效应的光斑，在慢轴准直镜内部发生两次全反射，依据相邻发光点之间的高度差来放置慢轴准直镜，相邻慢轴准直镜垂直方向的高度差与相邻发光点的高度差一致，使光线经过全反射后，将光斑调整至同一水平线，来矫正Smile效应；最终通过球面实现准直。
在本实施例中，各个慢轴准直镜沿水平方向排列组合，通过放置不同高度规格的慢轴准直镜进行出射光束高度的调节，有效矫正Smile效应。
具体是：多个不同高度规格的慢轴准直镜分别对应于半导体激光器的单个发光单元，当光束经过快轴准直镜准直过后，具有Smile效应的光斑，在慢轴准直镜内部发生两次全反射，依据相邻发光点之间的高度差来放置慢轴准直镜，通过调整各个慢轴准直镜的放置位置，使光束发生全反射后，将光斑调整至同一条直线上。最后通过球面实现准直。
相邻慢轴准直镜垂直方向的高度差与相邻发光点的高度差相反，形成互补。
Claims (5)
1.一种用于改善半导体激光器Smile效应的慢轴准直镜，其特征在于：由平行六面棱镜改造而成，沿着光传播的方向，光入射端为平面，光出射端为球面，慢轴准直镜的理论最大焦距以及准直后的剩余发散角的表达式分别为：
；
SAC为慢轴准直镜。
2.根据权利要求1所述的用于改善半导体激光器Smile效应的慢轴准直镜，其特征在于：所用透镜材料为S-TIH53。
3.根据权利要求1所述的用于改善半导体激光器Smile效应的慢轴准直镜，其特征在于：所有的入射面均镀有增透膜，所有反射面均镀有增反膜。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的用于改善半导体激光器Smile效应的慢轴准直镜，其特征在于：透镜的斜面与水平方向的夹角均为45°，入射面与下反射面的夹角也为45°，以实现单个发光点的光束在经过快轴准直过后在慢轴准直镜内部实现两次全反射。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的用于改善半导体激光器Smile效应的慢轴准直镜，其特征在于：多个不同高度的慢轴准直镜在水平方向排列组合为一排，各个慢轴准直镜分别对应于半导体激光器的单个发光单元，当光束经过快轴准直镜准直过后，具有Smile效应的光斑，在慢轴准直镜内部发生两次全反射，依据相邻发光点之间的高度差来放置慢轴准直镜，相邻慢轴准直镜垂直方向的高度差与相邻发光点的高度差一致，使光线经过全反射后，将光斑调整至同一水平线，来矫正Smile效应；最终通过球面实现准直。
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