CN1972046A - 大功率半导体激光器偏振耦合装置及其方法 - Google Patents

大功率半导体激光器偏振耦合装置及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1972046A
CN1972046A CN 200610114667 CN200610114667A CN1972046A CN 1972046 A CN1972046 A CN 1972046A CN 200610114667 CN200610114667 CN 200610114667 CN 200610114667 A CN200610114667 A CN 200610114667A CN 1972046 A CN1972046 A CN 1972046A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor laser
laser array
splitting prism
polarization
polarization splitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 200610114667
Other languages
English (en)
Inventor
张辉
王智勇
张亮
丁鹏
左铁钏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN 200610114667 priority Critical patent/CN1972046A/zh
Publication of CN1972046A publication Critical patent/CN1972046A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

大功率半导体激光器偏振耦合装置及其方法属于激光领域。大功率半导体激光器因为其光束质量差而限制了其在工业领域的应用。本发明装置包括两个输出功率相同并且发散角相同的大功率半导体激光器即半导体激光阵列I(1)和半导体激光阵列II(4)，半波片(2)插入半导体激光阵列I(1)和偏振分光棱镜(3)之间；半波片(2)与半导体激光阵列I(1)发出的激光方向垂直；从半波片(2)出射的寻常光和半导体激光阵列II(4)输出的激光耦合器件分别垂直入射偏振分光棱镜(3)两个相邻入射面。本发明解决了以前采用TALBOT腔方案不能实现1000瓦以上输出的问题以及光纤耦合方案结构复杂不利于工程化的问题，更易于操作和实现工业化应用。

Description

大功率半导体激光器偏振耦合装置及其方法
技术领域：
本发明设计是通过偏振分光棱镜对大功率半导体激光器的输出进行偏振耦合，实现两路激光并和输出，改善输出光束质量的一种装置，属于激光技术领域。
背景技术：
半导体激光阵列(这里包括一维半导体激光阵列和二维半导体激光阵列即半导体激光叠层阵列(stack)，叠层阵列是由一维阵列叠放在一起构成的)是实现高功率输出的有效技术途径。由于半导体激光阵列(DLA)各发光单元是非相干的，所以激光器的输出在空间上也是非相干的，光束质量差，这极大限制了大功率半导体激光器在工业领域的应用，且功率越大，光束质量也趋向更差，在国际上，改善大功率半导体激光器输出光束质量的一个有效途径是外腔耦合，目前实际中采用的外腔锁相技术，是通过在半导体激光器外加入具有一定反射率的外腔镜，利用光线在外腔中传播时发生的衍射以及外腔镜的反馈作用，成功地实现了阵列发光单元间的相互耦合。同时在外腔中插入可调相位元件、空间滤波器，或使外腔镜位于整数、分数倍TALBOT距离处实现外腔锁相。但外腔锁相相干耦合技术只能保证相邻发光单元之间有很强的耦合，不能形成真正意义上的“并联耦合”，因此不能获得大功率激光输出，目前利用TALBOT效应实现外腔锁相可以实现100W的输出。而光纤耦合技术则是把半导体激光器的输出光耦合到光纤中，通过光纤改善输出光的光束质量，但光纤耦合技术要求装置精密对准，由于需要插入多种光学元件，操作比较复杂，若要满足实现几千瓦则成本巨大。
发明内容：
本发明的目的是，针对前面所述大功率半导体激光器几种外腔耦合方法的不足，提出一种新的耦合方法及装置。该方法采用偏振分光棱镜，两个半个半导体激光器功率相等，激光器输出光是非寻常光偏振态的线偏光，将其中一路的偏振态改变成寻常光偏振态，垂直入射棱镜将投射而出，不改变方向，使非寻常光偏振态的那一路光在棱镜内的空气界面处发生全反射，这样，两路激光最终在棱镜的同一端面出射，调整光路，使两路激光到棱镜的输出面的光程相等，且完全并合。
本发明提供了一种大功率半导体激光偏振耦合装置，其特征在于，包括两个输出功率相同并且发散角相同的大功率半导体激光器即半导体激光阵列I1和半导体激光阵列II4，半波片2插入半导体激光阵列I1和偏振分光棱镜3之间；半波片2与半导体激光阵列I1发出的激光方向垂直；从半波片2出射的寻常光和半导体激光阵列II4输出的激光耦合器件分别垂直入射偏振分光棱镜3两个相邻入射面。
本发明提供了一种大功率半导体激光器偏振耦合的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)两个输出功率相同并且发散角相同的大功率半导体激光器即半导体激光阵列I1和半导体激光阵列II4输出线偏振态一致的激光；
2)半波片2将半导体激光阵列I1发出的激光转换为偏振分光棱镜3的寻常光，该寻常光从偏振分光棱镜3的一个入射面垂直入射以保证不改变前进方向；
3)半导体激光阵列II4发出的激光从从偏振分光棱镜3的另一个入射面垂直入射以保证该入射光在偏振分光棱镜3内的空气界面处发生全反射；
4)调节半导体激光阵列I1和半导体激光阵列II4从而调节两路入射光束，使从偏振分光棱镜输3出射面出射的两路光完全并合，且两路光到偏振分光棱镜3输出面的光程相等。
建议所采用的半波片2和偏振分光棱镜3的输入输出端面镀大功率半导体激光波段的增透膜，可以尽量消除反射光的损失。
本发明采用偏振分光棱镜，使两路线偏振方向分别是寻常光与非寻常光偏振方向的入射激光经偏振分光棱镜从同一输出面出射且完全并合成一路，由于合成出射光的两束光的偏振态互相垂直，因此输出光束的强度是两路入射光的叠加，而光束质量则相当于一路的光束质量，从而实现满足较好光束质量下的更大功率输出。
附图说明：
图1：大功率半导体激光阵列偏振耦合装置示意图。
1：半导体激光阵列I
2：半波片
3：偏振分光棱镜
4：半导体激光阵列II
具体实施方式：
结合附图，具体说明本发明的实施方式：
1、采用两台输出功率相同的半导体激光器，其输出光为线偏振光，偏振方向是偏振分光棱镜的非寻常光偏振方向，在其中一路激光入射光路上插入半波片，改变这一路激光的偏振方向为寻常光偏振方向；
2、两路光垂直入射棱镜；
3、调整光路，使得两路光的输出完全并和，到输出面的光程相等。
采用两台输出功率为600W的大功率半导体激光器偏振耦合，可以实现1千瓦以上的较高光束质量的输出，光束质量小于70mm.mrad。

Claims (3)

1.一种大功率半导体激光偏振耦合装置，其特征在于，包括两个输出功率相同并且发散角相同的大功率半导体激光器即半导体激光阵列I(1)和半导体激光阵列II(4)，半波片(2)插入半导体激光阵列I(1)和偏振分光棱镜(3)之间；半波片(2)与半导体激光阵列I(1)发出的激光方向垂直；从半波片(2)出射的寻常光和半导体激光阵列II(4)输出的激光耦合器件分别垂直入射偏振分光棱镜(3)两个相邻入射面。
2.一种大功率半导体激光器偏振耦合的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)两个输出功率相同并且发散角相同的大功率半导体激光器即半导体激光阵列I(1)和半导体激光阵列II(4)输出线偏振态一致的激光；
2)半波片(2)将半导体激光阵列I(1)发出的激光转换为偏振分光棱镜(3)的寻常光，该寻常光从偏振分光棱镜(3)的一个入射面垂直入射以保证不改变前进方向；
3)半导体激光阵列II(4)发出的激光从从偏振分光棱镜(3)的另一个入射面垂直入射以保证该入射光在偏振分光棱镜(3)内的空气界面处发生全反射；
4)调节半导体激光阵列I(1)和半导体激光阵列II(4)从而调节两路入射光束，使从偏振分光棱镜输(3)出射面出射的两路光完全并合，且两路光到偏振分光棱镜(3)输出面的光程相等。
3.根据权利要求2的所述大功率半导体激光器偏振耦合的方法，其特征在于，所采用的半波片(2)和偏振分光棱镜(3)的输入输出端面镀大功率半导体激光波段的增透膜。
CN 200610114667 2006-11-21 2006-11-21 大功率半导体激光器偏振耦合装置及其方法 Pending CN1972046A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200610114667 CN1972046A (zh) 2006-11-21 2006-11-21 大功率半导体激光器偏振耦合装置及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200610114667 CN1972046A (zh) 2006-11-21 2006-11-21 大功率半导体激光器偏振耦合装置及其方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1972046A true CN1972046A (zh) 2007-05-30

Family

ID=38112702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200610114667 Pending CN1972046A (zh) 2006-11-21 2006-11-21 大功率半导体激光器偏振耦合装置及其方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1972046A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100576666C (zh) * 2008-09-25 2009-12-30 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 大功率光束耦合半导体激光器
CN101916964A (zh) * 2010-08-05 2010-12-15 中国兵器工业第二〇五研究所 大功率半导体激光器光束偏振合成装置
CN102082395A (zh) * 2010-12-17 2011-06-01 西安炬光科技有限公司 一种多波长高功率半导体激光器耦合系统及其制备方法
CN102962582A (zh) * 2012-11-26 2013-03-13 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种防止半导体激光加工机光反馈的方法
CN103293694A (zh) * 2013-04-22 2013-09-11 中国科学院半导体研究所 一种多个半导体激光器合束系统
US9294217B2 (en) 2011-07-14 2016-03-22 Huawei Technologies Co., Ltd. Optical signal multiplexing method and optical multiplexer
CN111290089A (zh) * 2020-04-14 2020-06-16 东莞铭普光磁股份有限公司 一种多波长耦合光发射装置
CN113814560A (zh) * 2021-09-10 2021-12-21 广东工业大学 多脉宽激光加工装置及方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100576666C (zh) * 2008-09-25 2009-12-30 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 大功率光束耦合半导体激光器
CN101916964A (zh) * 2010-08-05 2010-12-15 中国兵器工业第二〇五研究所 大功率半导体激光器光束偏振合成装置
CN102082395A (zh) * 2010-12-17 2011-06-01 西安炬光科技有限公司 一种多波长高功率半导体激光器耦合系统及其制备方法
CN102082395B (zh) * 2010-12-17 2013-01-09 西安炬光科技有限公司 一种多波长高功率半导体激光器耦合系统及其制备方法
US9294217B2 (en) 2011-07-14 2016-03-22 Huawei Technologies Co., Ltd. Optical signal multiplexing method and optical multiplexer
CN102962582A (zh) * 2012-11-26 2013-03-13 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种防止半导体激光加工机光反馈的方法
CN103293694A (zh) * 2013-04-22 2013-09-11 中国科学院半导体研究所 一种多个半导体激光器合束系统
CN111290089A (zh) * 2020-04-14 2020-06-16 东莞铭普光磁股份有限公司 一种多波长耦合光发射装置
CN113814560A (zh) * 2021-09-10 2021-12-21 广东工业大学 多脉宽激光加工装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1972046A (zh) 大功率半导体激光器偏振耦合装置及其方法
CN108061975B (zh) 一种高效产生任意矢量光场的方法及装置
CN109164663B (zh) 一种小型化纠缠源及其制备方法、以及设备无关量子随机数发生器
CN103217803A (zh) 采用棱镜的半导体激光器偏振耦合装置
CN100576666C (zh) 大功率光束耦合半导体激光器
CN202383362U (zh) 一种偏振旋转装置及激光器偏振合束系统
US8842369B2 (en) Method and apparatus for combining light sources
CN201177693Y (zh) 一种大功率半导体激光光束复合装置
CN104901149A (zh) 基于三块衍射光栅的光谱合束系统
US10768434B2 (en) Laser beam combining system
JPH04110916A (ja) 半導体レーザ用合波装置
US9759924B2 (en) Flat profile laser beam shaper
CN111613969B (zh) 半导体激光合束装置
CN101464564B (zh) 一种大功率半导体激光光束复合装置
CN103944067A (zh) 一种高功率半导体激光器合束系统
CN110031982B (zh) 利用二维光栅和棱镜产生正方阵列矢量光束的方法与装置
CN103326226B (zh) 一种激光泵浦装置
CN103069668B (zh) 用于强腔内光束的相干耦合的极化中央提取激光腔
CN206741106U (zh) 一种半导体激光器合束装置
CN109633920A (zh) 一种厄米-高斯模式分束器
CN102082394B (zh) 一种大功率半导体激光偏振耦合装置及其耦合方法
CN201917719U (zh) 一种大功率半导体激光偏振耦合装置
CN113794100B (zh) 一种二维光谱合成装置
CN104227232B (zh) 空间多角度传输光束的产生方法和分束装置
CN101369717B (zh) 多重光束耦合大功率半导体激光装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication