CN202856145U - 高功率半导体激光器防止反射光损伤装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高功率半导体激光器防止反射光损伤装置，属于激光技术领域。本装置在半导体激光发光芯片的出射光路中依次放置偏振器件和λ/4波片，利用半导体激光束是线偏振光的特性，通过λ/4波片改变反射光束的偏振特性，再采用偏振器件阻止反射光反射到半导体激光器的发光芯片上，由此使得工件反射的部分光束无法照射到半导体激光发光芯片的表面，实现了半导体激光器在激光材料加工过程中防止反射光损伤的目的，延长了高功率半导体激光器的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光技术领域，特别涉及一种高功率半导体激光器防止反射光损伤装置。
背景技术
半导体激光器具有电光转换效率高、体积小、重量轻等优点，其应用越来越广泛，尤其是在加工过程领域，起到越来越重要的作用。随着千瓦级半导体激光器的出现，大功率半导体激光在激光加工中的应用也越来越广泛。在材料加工方面的主要应用有:软钎焊、材料表面处理、材料表面熔覆、材料焊接、激光清洁、辅助机械加工等。
半导体激光加工中，当高能激光束照射到那些对激光吸收率较低的材料或是表面光洁度较高的材料时，工件会反射大量激光能量，部分反射光会沿原光路回射到半导体激光发光芯片。由于激光束的功率密度很高，回射到半导体激光发光芯片的反射光短时间内就会产生大量的热能，导致半导体激光发光芯片的烧损，使得激光器功率下降，严重时会彻底损坏半导体激光器。为了保证半导体激光器正常工作，延长半导体激光器的寿命，就需要对高功率半导体激光器进行防反射光损伤的保护。目前的半导体激光器防止反射光损伤的装置，主要是光隔离器，其只对低小功率的半导体激光器有效。
实用新型内容
本实用新型提供了一种高功率半导体激光器防止反射光损伤装置，该装置可以对半导体激光加工过程中由工件反射而按照原出射光路回到半导体激光发光芯片表面的光束进行阻止，防止其损伤高功率半导体激光器。
本实用新型的基本思路为：半导体激光发光芯片发出的激光束是线偏振光，线偏振光分为P偏振光和S偏振光。线偏振光经过λ/4波片后会变为圆偏振光，该圆偏振光再次经过λ/4波片后会变为偏振方向与原线偏振光偏振方向垂直的线偏振光。
利用半导体激光束是线偏振光的特性，在其出射光路中依次放置一片偏振器件和一片λ/4波片，所述偏振器件可以是偏振片，可以是起偏器，可以是具有起偏作用的棱镜，半导体激光发光芯片出射的线偏振光先经过透振方向和激光的偏振方向相同的偏振器件，然后经过λ/4波片，变为圆偏振光，照射到工件上，工件反射的部分光束沿原出射光路返回，再次经过λ/4波片后变为与原出射线偏振光偏振方向垂直的线偏振光，再次到达偏振器件时，不能透过偏振器件，无法照射到半导体激光发光芯片的表面，防止了工件反射光对半导体激光器的损伤。
本实用新型采用的技术方案如下：
高功率半导体激光器防止反射光损伤装置，所述装置包括在半导体激光器的出射光路中依次放置的偏振器件和λ／4波片；半导体激光发光芯片出射的线偏振光束依次经过偏振器件和λ／4波片后照射到工件上，工件反射的部分光束沿原出射光路返回偏振器件，偏振器件阻止反射光反射到发光芯片上。
优选地，所述半导体激光器为单波长或多波长半导体激光器。
优选地，所述半导体激光器是半导体激光一维或二维阵列。
优选地，所述半导体激光器是单管半导体激光器。
优选地，所述偏振器件由起偏器和具有起偏作用的棱镜构成。
优选地，所述λ/4波片是透射式波片或反射式波片。
优选地，所述偏振器件的透振方向与所述半导体激光器发出线偏振光的振动方向相同。
优选地，所述偏振器件与半导体激光器激光传输方向的夹角为90度，所述λ/4波片与半导体激光器输出光路光轴的夹角取决于λ/4波片的特性。
优选地，所述线偏振光束包括P线偏振光和S线偏振光。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例的单波长半导体激光器防止反射光损伤装置结构示意图；
图2为本实用新型一个实施例的单波长半导体激光器防止反射光损伤装置结构示意图；
图3为本实用新型一个实施例的多波长半导体激光器防止反射光损伤装置结构示意图；
图中，1、3、5、7、9是偏振器件，2、4、6、8、10是λ/4波片，A是反射镜，B、C是波长合束镜11是工件，T、1T、2T、……、nT是线偏振光束，T1、1T1、2T1、……、nT1是圆偏振光束，T2、1T2、2T2，……、nT2是工件反射的部分光束，T3、1T3、2T3、……、nT3是线偏振光束，T4、1T4、2T4、……、nT4是线偏振光束，LD、LD1、LD2、……、LDn是半导体激光发光芯片。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
实施例1：
如图1所示，半导体激光发光芯片的出射光为P偏振光，经过与光传输方向成90度角放置的偏振器件1后依然是P偏振光束，其中偏振器件的透振方向和光的振动方向相同，然后经过与光轴垂直放置的λ/4透射式波片2后变为圆偏振光束T1，圆偏振光束T1照射到工件11上后，工件11反射的部分光束T2沿原出射光路返回，再次经过λ/4波片2后变为S偏振光束T3，S偏振光束T3到达偏振器件1后被反射向工件11，致使S偏振光束T3无法照射到半导体激光发光芯片的表面，防止了工件反射光对半导体激光器的损伤。
实施例2：
如图2所示，其中，λ/4波片2为反射式波片，其与光轴成45度角放置，其余设置同实施例1，
实施例3：
多波长半导体激光器系统中，在每个波长的半导体激光器的P线出射光路中依次放置一偏振器件，一λ/4波片，如图3所示。从波长λ1的半导体激光发光芯片LD1出射的线偏振光束1T先经过偏振器件5，然后经过λ/4波片6后变为圆偏振光束1T1，圆偏振光束1T1依次经过反射镜A、波长合束镜B、波长合束镜C后照射到工件11上，工件11反射的部分光束1T2沿原出射光路返回，经过波长合束镜C、波长合束镜B、反射镜A后，再次经过λ/4波片6后变为与出射光束1T偏振方向垂直的S偏振光束1T3，S偏振光束1T3到达偏振器件5后，会被反射到工件上。从波长λ2的半导体激光发光芯片LD2出射的线偏振光束2T先经过偏振器件7，然后经过λ/4波片8后变为圆偏振光束2T1，圆偏振光束2T1依次经过波长合束镜B、波长合束镜C后照射到工件11上，工件反射的部分光束2T2沿原出射光路返回，经过波长合束镜C、波长合束镜B后，再次经过λ/4波片8后变为与出射线偏振光束2T偏振方向垂直的S偏振光束2T3，S偏振光束2T3到达偏振器件7后，会被反射到工件上。从波长λn`的半导体激光发光芯片LDn出射的线偏振光束nT先经过偏振器件9，然后经过λ/4波片10后变为圆偏振光束nT1，圆偏振光束nT1经过波长合束镜C后照射到工件11上，工件反射的部分光束nT2沿原出射光路返回，经过波长合束镜C后，再次经过λ/4波片10后变为与出射线偏振光束nT偏振方向垂直的S偏振光束nT3，S偏振光束nT3到达偏振器件9后，会被反射到工件上。由此使得工件反射的部分光束无法照射到半导体激光发光芯片的表面，实现了半导体激光器在激光材料加工过程中防止反射光损伤的目的。
当然，采用上述优选技术方案只是为了便于理解而对本实用新型进行的举例说明，本实用新型还可有其他实施例，本实用新型的保护范围并不限于此。在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.高功率半导体激光器防止反射光损伤装置，其特征在于：所述装置包括在半导体激光器的出射光路中依次放置的偏振器件和λ／4波片；半导体激光发光芯片出射的线偏振光束依次经过偏振器件和λ／4波片后照射到工件上，工件反射的部分光束沿原出射光路返回偏振器件，偏振器件阻止反射光反射到发光芯片上。
2.根据权利要求1所述高功率半导体激光器防止反射光损伤装置，其特征在于：所述半导体激光器为单波长或多波长半导体激光器。
3.根据权利要求1所述高功率半导体激光器防止反射光损伤装置，其特征在于：所述半导体激光器是半导体激光一维或二维阵列。
4.根据权利要求1所述高功率半导体激光器防止反射光损伤装置，其特征在于：所述半导体激光器是单管半导体激光器。
5.根据权利要求1所述高功率半导体激光器防止反射光损伤装置，其特征在于：所述偏振器件由起偏器和具有起偏作用的棱镜构成。
6.根据权利要求1所述高功率半导体激光器防止反射光损伤装置，其特征在于：所述λ／4波片是透射式波片或反射式波片。
7.根据权利要求1所述高功率半导体激光器防止反射光损伤装置，其特征在于：所述偏振器件的透振方向与所述半导体激光器发出线偏振光的振动方向相同。
8.根据权利要求1所述高功率半导体激光器防止反射光损伤装置，其特征在于：所述偏振器件与半导体激光器激光传输方向的夹角为90度，所述λ/4波片与半导体激光器输出光路光轴的夹角取决于λ/4波片的特性。
9.根据权利要求1所述高功率半导体激光器防止反射光损伤装置，其特征在于：所述线偏振光束包括P线偏振光和S线偏振光。
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