CN201345006Y - 一种大功率半导体激光复合装置 - Google Patents
一种大功率半导体激光复合装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201345006Y CN201345006Y CNU2009201049556U CN200920104955U CN201345006Y CN 201345006 Y CN201345006 Y CN 201345006Y CN U2009201049556 U CNU2009201049556 U CN U2009201049556U CN 200920104955 U CN200920104955 U CN 200920104955U CN 201345006 Y CN201345006 Y CN 201345006Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- wavelength
- laser array
- light beam
- coupler
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种大功率半导体激光光束复合装置，属于激光技术领域。包括八个半导体二维阵列即半导体堆栈、八个光束整形装置、六个波长耦合器及一个偏振耦合器。该装置首先将不同波长的光两两进行一次合束，得到四束合束光，然后将此合束光再进行第二次两两合束，得到两束不同偏振态的光。最后通过偏振耦合器将这两束光耦合成一束。本装置的优点在于每束光的传播光程是相同的，使它在增加输出功率的同时大大提高了功率密度及光束质量。此装置还具有结构简单、紧凑、成本低的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种半导体激光光束复合装置，采用空间复合的方法设计出一种新型的激光光束复合装置，此装置能将四种波长的八个半导体激光阵列发出的光合成一束输出，属于激光技术领域。
背景技术
近年来，半导体激光器由于体积小、重量轻、光电转换率高及寿命长等优点而广泛的应用到各个领域。尤其是大功率半导体激光器应用于材料加工、医疗以及泵浦固体激光已经成为目前国际上研究的热点。如何进一步增加半导体激光功率、提高光束质量以及能量密度，已成为目前半导体激光领域急需解决的问题。对于一个大功率半导体激光系统，通常我们采用先将多个Bar叠加在一起，形成堆栈，然后采用空间复合的方法将多个堆栈发出的光耦合成一束，从而增加了功率也提高了能量密度。目前国内外为了实现大功率半导体激光系统，大多采用空间合束的方法，而且主要针对两种波长或者三种波长经过波长耦合和偏振耦合来实现，系统结构设计都比较简易，而且合束前的各光束光程不同。
实用新型内容
本实用新型主要是克服上述缺点，设计一种大功率半导体激光复合装置，采用偏振复合和波长复合相结合的方法将四种波长的八个半导体激光阵列进行空间组合，实现高功率、高能量密度的单光束输出，并使每各束光在合束前所经过的光程相同，而且每束光的束腰重合在同一位置。
为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本装置包括第一半导体激光阵列、第二半导体激光阵列、第三半导体激光阵列、第四半导体激光阵列、第五半导体激光阵列、第六半导体激光阵列、第七半导体激光阵列、第八半导体激光阵列、第一波长耦合器、第二波长耦合器、第三波长耦合器、第四波长耦合器、第五波长耦合器、第六波长耦合器、偏振耦合器、波片和光束整形装置A。所述的八个半导体激光阵列均输出P态光或S态光。其中：第一半导体激光阵列和第二半导体激光阵列的波长为λ1，第三半导体激光阵列和第四半导体激光阵列的波长为λ2，第五半导体激光阵列和第六半导体激光阵列的波长为λ3，第七半导体激光阵列和第八半导体激光阵列的波长为λ4。由第一半导体激光阵列整形后波长为λ1的光束和第三半导体激光阵列整形后波长为λ2的光束通过第一波长耦合器后得到波长为λ1λ2的合束光，第五半导体激光阵列整形后波长为λ3的光束和第七半导体激光阵列整形后波长为λ4的光束通过第二波长耦合器后得到波长为λ3λ4的合束光。两束合束光λ1λ2和λ3λ4再次经过第五波长耦合器合束为第一光束a。依此类推，由第二半导体激光阵列整形后波长为λ1的光束和第四半导体激光阵列整形后波长为λ2的光束通过第三波长耦合器后得到波长为λ1λ2的合束光，同时第六半导体激光阵列整形后波长为λ3的光束和第八半导体激光阵列整形后波长为λ4的光束通过第四波长耦合器后得到波长为λ3λ4的合束光，上述两束合束光λ1λ2和λ3λ4再次经过第六波长耦合器合束为第二光束b，第一光束a和第二光束b最后通过偏振耦合器进行合束，但由于本方案中的八个半导体激光阵列均输出P态光或者S态光，所以合束前其中的一束光要先经过波片来改变其原有的偏振态，然后再进行偏振合束。其中的第一波长耦合器和第三波长耦合器对波长λ1透射而对波长λ2反射，第二波长耦合器和第四波长耦合器对波长λ3透射而对波长λ4反射，第五波长耦合器和第六波长耦合器对波长λ1λ2透射而对波长λ3λ4反射。其中的波长耦合器可以是一种格兰-泰勒棱镜、薄膜式偏振片、具有偏振作用的膜层或者天然双折射晶体。光束整形装置是一种透镜组合或者一种能够均匀快慢轴光束质量的阵列。
本实用新型的另一技术方案如下：包括输出P态光的第一半导体激光阵列、第三半导体激光阵列、第五半导体激光阵列和第七半导体激光阵列、输出S态光的第二半导体激光阵列、第四半导体激光阵列、第六半导体激光阵列和第八半导体激光阵列、以及第一波长耦合器、第二波长耦合器、第三波长耦合器、第四波长耦合器、第五波长耦合器、第六波长耦合器、偏振耦合器和光束整形装置A。其中：第一半导体激光阵列和第二半导体激光阵列的波长为λ1，第三半导体激光阵列和第四半导体激光阵列的波长为λ2，第五半导体激光阵列和第六半导体激光阵列的波长为λ3，第七半导体激光阵列和第八半导体激光阵列的波长为λ4。
由第一半导体激光阵列整形后波长为λ1的光束和第三半导体激光阵列整形后波长为λ2的光束通过第一波长耦合器合束为光束λ1λ2，第五半导体激光阵列整形后波长为λ3的光束和第七半导体激光阵列整形后波长为λ4的光束通过第二波长耦合器合束为光束λ3λ4，两束合束光λ1λ2和λ3λ4再次经过第五波长耦合器合束为第一光束a。由第二半导体激光阵列整形后波长为λ1的光束和第四半导体激光阵列整形后波长为λ2的光束通过第三波长耦合器合束为光束λ1λ2，同时第六半导体激光阵列整形后波长为λ3的光束和第八半导体激光阵列整形后波长为λ4的光束通过第四波长耦合器合束为光束λ3λ4，合束光λ1λ2和λ3λ4再次经过第六波长耦合器合束为第二光束；第一光束和第二光束通过偏振耦合器合为第三光束c输出。
本实用新型通过将八个半导体激光阵列接光束整形进行对称排列放置，同时利用波长耦合器和偏振耦合器实现了将多束不同波长的半导体激光阵列输出的光合成为一束高光束质量、高功率密度的光束。此合成光束经过透镜聚焦后可得到一个高亮度的对称型光斑。
附图说明
图1为本实用新型第一种实施方式的光路原理图
图2为本实用新型第二种实施方式的光路原理图
图中：1、第一半导体激光阵列，2、第二半导体激光阵列，3、第三半导体激光阵列，4、第四半导体激光阵列，5、第五半导体激光阵列，6、第六半导体激光阵列，7、第七半导体激光阵列，8、第八半导体激光阵列，9、第一波长耦合器，A、光束整形装置，10、第二波长耦合器，11、第三波长耦合器，12、第四波长耦合器，13、第五波长耦合器，14、第六波长耦合器，15、偏振耦合器，16、波片。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
实施例1：
本实施例所采用的技术方案如图1所示：包括有波长为λ1的第一半导体激光阵列1和第二半导体激光阵列2、波长为λ2的第三半导体激光阵列3和第四半导体激光阵列4、波长为λ3的第五半导体激光阵列5和第六半导体激光阵列6、波长为λ4的第七半导体激光阵列7和第八半导体激光阵列8、光束整形装置A、第一波长耦合器9、第二波长耦合器10、第三波长耦合器11、第四波长耦合器12、第五波长耦合器13、第六波长耦合器14、偏振耦合器15以及波片16。本实施例中的八个半导体激光阵列均输出P态光或S态光。
如图1所示，第一半导体激光阵列1、第二半导体激光阵列2、第七半导体激光阵列7及第八半导体激光阵列8均平行布置；第三半导体激光阵列3、第四半导体激光阵列4、第五半导体激光阵列5及第六半导体激光阵列6也均平行布置。第一半导体激光阵列1与第三半导体激光阵列3垂直布置，其中从第一半导体激光阵列1和第三半导体激光阵列3发出的相互垂直的两束光与第一波长耦合器9之间的夹角均为45度。第五半导体激光阵列5与第七半导体激光阵列7垂直布置，其中从第五半导体激光阵列5和第七半导体激光阵列7发出的相互垂直的两束光与第二波长耦合器10之间的夹角均为45度。第二半导体激光阵列2和第四半导体激光阵列4垂直布置，从第二半导体激光阵列2和第四半导体激光阵列4发出的相互垂直的两束光与第三波长耦合器11之间的夹角均为45度。第六半导体激光阵列6与第八半导体激光阵列8垂直布置，从第六半导体激光阵列6和第八半导体激光阵列8发出的相互垂直的两束光与第四波长耦合器12之间的夹角也均为45度。偏振耦合器15放置在第五波长耦合器13和第六波长耦合器14之间，让合束光a、b分别垂直入射其中。波片16紧贴着波长耦合器放置，使波片的表面与a、b中的任何一束光相垂直。
光束整形装置A是一种透镜组合或者一种能够均匀快慢轴光束质量的阵列。波长耦合器能将两束不同波长的光合成一束，并沿着其中一束入射光的方向继续传播。波长耦合器紧接在两个相互垂直的光束整形装置之后，并且放置在从两个光束整形器中发出的互相垂直的两束光束之间，与每束光的夹角为45度。
本实施例的光的传播过程为：由第一半导体激光阵列1整形后波长为λ1的光束和第三半导体激光阵列3整形后波长为λ2的光束通过第一波长耦合器9合束，同时第五半导体激光阵列5整形后波长为λ3的光束和第七半导体激光阵列7整形后波长为λ4的光束通过第二波长耦合器10合束，上述两束合束光λ1λ2和λ3λ4再次经过第五波长耦合器13的作用，输出合束光束a；与此同时，由第二半导体激光阵列2整形后波长为λ1的光束和第四半导体激光阵列4整形后波长为λ2的光束通过第三波长耦合器11合束，同时第六半导体激光阵列6整形后波长为λ3的光束和第八半导体激光阵列8整形后波长为λ4的光束通过第四波长耦合器12合束，上述两束合束光λ1λ2和λ3λ4再次经过第六波长耦合器14的作用，输出合束光束b。然后合束光b经过波片16的作用后改变了偏振态，并与合束光a相互垂直入射到偏振耦合器15中，偏振耦合器15将这两种偏振态的光束合为一束，得到输出光束c。
实施例2：
本实施例与实施例1的区别在于第一半导体激光阵列1、第三半导体激光阵列3、第五半导体激光阵列5和第七半导体激光阵列7输出P态光，第二半导体激光阵列2、第四半导体激光阵列4、第六半导体激光阵列6和第八半导体激光阵列8输出S态光，所以本实施例中不需要波片16来改变第一光束a或第二光束b的偏振态，而是两束光直接通过偏振耦合器合束输出。其它结构与实施例1相同。
Claims (6)
1、一种大功率半导体激光复合装置，其特征在于：包括第一半导体激光阵列(1)、第二半导体激光阵列(2)、第三半导体激光阵列(3)、第四半导体激光阵列(4)、第五半导体激光阵列(5)、第六半导体激光阵列(6)、第七半导体激光阵列(7)、第八半导体激光阵列(8)、第一波长耦合器(9)、第二波长耦合器(10)、第三波长耦合器(11)、第四波长耦合器(12)、第五波长耦合器(13)、第六波长耦合器(14)、偏振耦合器(15)、波片(16)和光束整形装置(A)；所述的八个半导体激光阵列均输出P态光或S态光；其中：第一半导体激光阵列(1)和第二半导体激光阵列(2)的波长为λ1，第三半导体激光阵列(3)和第四半导体激光阵列(4)的波长为λ2，第五半导体激光阵列(5)和第六半导体激光阵列(6)的波长为λ3，第七半导体激光阵列(7)和第八半导体激光阵列(8)的波长为λ4；
由第一半导体激光阵列(1)整形后波长为λ1的光束和第三半导体激光阵列(3)整形后波长为λ2的光束通过第一波长耦合器(9)合束为光束λ1λ2，第五半导体激光阵列(5)整形后波长为λ3的光束和第七半导体激光阵列(7)整形后波长为λ4的光束通过第二波长耦合器(10)合束为光束λ3λ4，两束合束光λ1λ2和λ3λ4再次经过第五波长耦合器(13)合束为第一光束(a)；由第二半导体激光阵列(2)整形后波长为λ1的光束和第四半导体激光阵列(4)整形后波长为λ2的光束通过第三波长耦合器(11)合束为光束λ1λ2，同时第六半导体激光阵列(6)整形后波长为λ3的光束和第八半导体激光阵列(8)整形后波长为λ4的光束通过第四波长耦合器(12)合束为光束λ3λ4，合束光λ1λ2和λ3λ4再次经过第六波长耦合器(14)合束为第二光束(b)；第一光束(a)和第二光束(b)中的任何一束通过波片(13)改变偏振态后再经过偏振耦合器(15)合为第三光束(c)输出。
2、根据权利要求1所述的一种大功率半导体激光复合装置，其特征在于：所述的偏振耦合器(15)是一种格兰-泰勒棱镜、薄膜式偏振片、具有偏振作用的膜层或者天然双折射晶体。
3、根据权利要求1所述的一种大功率半导体激光复合装置，其特征在于：所述的光束整形装置(A)是一种透镜组合或者一种能够均匀快慢轴光束质量的阵列。
4、一种大功率半导体激光复合装置，其特征在于：包括输出P态光的第一半导体激光阵列(1)、第三半导体激光阵列(3)、第五半导体激光阵列(5)和第七半导体激光阵列(7)、输出S态光的第二半导体激光阵列(2)、第四半导体激光阵列(4)、第六半导体激光阵列(6)和第八半导体激光阵列(8)、以及第一波长耦合器(9)、第二波长耦合器(10)、第三波长耦合器(11)、第四波长耦合器(12)、第五波长耦合器(13)、第六波长耦合器(14)、偏振耦合器(15)和光束整形装置(A)；其中：第一半导体激光阵列(1)和第二半导体激光阵列(2)的波长为λ1，第三半导体激光阵列(3)和第四半导体激光阵列(4)的波长为λ2，第五半导体激光阵列(5)和第六半导体激光阵列(6)的波长为λ3，第七半导体激光阵列(7)和第八半导体激光阵列(8)的波长为λ4；
由第一半导体激光阵列(1)整形后波长为λ1的光束和第三半导体激光阵列(3)整形后波长为λ2的光束通过第一波长耦合器(9)合束为光束λ1λ2，第五半导体激光阵列(5)整形后波长为λ3的光束和第七半导体激光阵列(7)整形后波长为λ4的光束通过第二波长耦合器(10)合束为光束λ3λ4，两束合束光λ1λ2和λ3λ4再次经过第五波长耦合器(13)合束为第一光束(a)；由第二半导体激光阵列(2)整形后波长为λ1的光束和第四半导体激光阵列(4)整形后波长为λ2的光束通过第三波长耦合器(11)合束为光束λ1λ2，同时第六半导体激光阵列(6)整形后波长为λ3的光束和第八半导体激光阵列(8)整形后波长为λ4的光束通过第四波长耦合器(12)合束为光束λ3λ4，合束光λ1λ2和λ3λ4再次经过第六波长耦合器(14)合束为第二光束(b)；第一光束(a)和第二光束(b)通过偏振耦合器(15)合为第三光束(c)输出。
5、根据权利要求4所述的一种大功率半导体激光复合装置，其特征在于：所述的偏振耦合器(15)是一种格兰-泰勒棱镜、薄膜式偏振片、具有偏振作用的膜层或者天然双折射晶体。
6、根据权利要求4所述的一种大功率半导体激光复合装置，其特征在于：所述的光束整形装置(A)是一种透镜组合或者一种能够均匀快慢轴光束质量的阵列。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2009201049556U CN201345006Y (zh) | 2009-01-09 | 2009-01-09 | 一种大功率半导体激光复合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2009201049556U CN201345006Y (zh) | 2009-01-09 | 2009-01-09 | 一种大功率半导体激光复合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201345006Y true CN201345006Y (zh) | 2009-11-11 |
Family
ID=41276588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNU2009201049556U Expired - Fee Related CN201345006Y (zh) | 2009-01-09 | 2009-01-09 | 一种大功率半导体激光复合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201345006Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103166099A (zh) * | 2013-04-02 | 2013-06-19 | 西安电子科技大学 | 一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法 |
| CN107806834A (zh) * | 2016-09-09 | 2018-03-16 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 一种多波长光学测量装置及其测量方法 |
-
2009
- 2009-01-09 CN CNU2009201049556U patent/CN201345006Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103166099A (zh) * | 2013-04-02 | 2013-06-19 | 西安电子科技大学 | 一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法 |
| CN107806834A (zh) * | 2016-09-09 | 2018-03-16 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 一种多波长光学测量装置及其测量方法 |
| CN107806834B (zh) * | 2016-09-09 | 2020-07-07 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 一种多波长光学测量装置及其测量方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201177693Y (zh) | 一种大功率半导体激光光束复合装置 | |
| CN104459904B (zh) | 一种单纤双向bosa结构 | |
| CN100576666C (zh) | 大功率光束耦合半导体激光器 | |
| CN204925459U (zh) | 一种多波长单纤双向光收发模块 | |
| CN101464564B (zh) | 一种大功率半导体激光光束复合装置 | |
| CN103558667B (zh) | 一种基于自由空间传输的多播交换光开关 | |
| CN102082395B (zh) | 一种多波长高功率半导体激光器耦合系统及其制备方法 | |
| CN102012567A (zh) | 一种大功率半导体激光光束耦合输出装置 | |
| CN102436065B (zh) | 利用液芯光纤同时产生和放大空心光束的方法及装置 | |
| CN103217803A (zh) | 采用棱镜的半导体激光器偏振耦合装置 | |
| CN104391361A (zh) | 一种单纤双向收发模块组件 | |
| CN102301739A (zh) | 光信号复用的方法和光复用器 | |
| CN201345006Y (zh) | 一种大功率半导体激光复合装置 | |
| CN1972046A (zh) | 大功率半导体激光器偏振耦合装置及其方法 | |
| CN204349212U (zh) | 一种高功率半导体激光器光纤耦合系统 | |
| CN201368940Y (zh) | 一种大功率半导体激光光束复合装置 | |
| CN202940814U (zh) | 一种多波长光信号的发射器件 | |
| CN102662219A (zh) | 一种用于多波长信号传输的光发射器件 | |
| CN1687840A (zh) | 用于高功率半导体激光列阵光束准直、聚焦装置 | |
| CN101369717B (zh) | 多重光束耦合大功率半导体激光装置 | |
| CN104682188A (zh) | 基于受激布里渊散射的模块化非共线串行组束激光器 | |
| CN201903704U (zh) | 一种多波长高功率半导体激光器耦合装置 | |
| CN112290371B (zh) | 一种基于方形光纤合束器的激光合束系统 | |
| CN204407683U (zh) | 一种双路共用多程主放大系统 | |
| CN201917719U (zh) | 一种大功率半导体激光偏振耦合装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091111 Termination date: 20140109 |