CN207352292U - 一种光纤输出激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光纤输出激光器，包括沿同一光路上依次设置的激光二极管、准直组件、耦合镜和保偏光纤，还包括设置在准直组件、耦合镜之间的圆形光斑整形镜组，圆形光斑整形镜组用于将准直组件准直后的激光光束的快轴压缩或者慢轴扩束，形成圆形光斑的激光光束。该光纤输出激光器，通过设置圆形光斑整形镜组，将准直组件准直后的激光光束慢轴方向扩束至与快轴方向的相同宽度或者将快轴方向激光光束缩束至与慢轴方向相同宽度，从而将准直组件准直后的截面为椭圆形的平行光束转换为截面为圆形的平行光束，即将激光二极管的光斑整形成圆形光斑，圆形光斑更容易被耦合镜耦合进保偏光纤的纤芯中，从而提高光纤输出激光器的耦合效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体激光器技术领域，尤其涉及一种光纤输出激光器。
背景技术
光纤输出激光器由于其具有高功率、高消光比、低噪声、以及光纤输出便于设备光路调试等优点，被广泛应用于一些生命科学检测仪器中作为激光光源，如流式细胞仪、血液分析仪、DNA测序仪、共聚焦显微镜、拉曼光谱仪等。光纤输出激光器是这些生命科学检测仪器的核心部分，光纤输出激光器的质量直接决定了仪器的性能指标，必须保证光纤输出激光器输出的光功率能够达到仪器的使用要求。在激光二极管有限的输出功率条件下，光纤输出激光器的耦合效率越高，其输出的激光功率就越高，因此，有必要提高光纤输出激光器的耦合效率，以满足检测仪器对激光器的功率要求。
现有的应用于生命科学检测仪器中的光纤输出激光器，如图1所示，包括依次设置的激光二极管1、准直组件2、耦合镜3和保偏光纤4，其中，激光二极管1为波长为400～800nm的单模半导体激光二极管。激光二极管1作为光纤输出激光器的光源，用于发射激光光束；准直组件2用于将激光二极管1发射出的激光光束转变为截面为椭圆形的平行光束，耦合镜3用于将平行光束聚焦耦合进保偏光纤4一端的纤芯中，保偏光纤4的另一端将输出一定功率的激光。
但是，上述光纤输出激光器中，由于保偏光纤4的芯径较细，只有5μm左右，而激光二极管1作为上述光纤输出激光器的光源，其发出的激光一般为快轴与慢轴发散角为2:1左右的椭圆形光斑，经准直组件2准直后虽然将发散光束转换为平行光束，但仍然为快轴与慢轴发散角为2:1左右的椭圆形光斑，耦合镜3很难将快轴方向的激光完全耦合到保偏光纤4的纤芯中，导致耦合效率较低。
实用新型内容
本实用新型提供了一种光纤输出激光器，以解决现有技术中耦合镜很难将快轴方向的激光完全耦合到保偏光纤的纤芯中导致的耦合效率低的问题。
本实用新型实施例提供了一种光纤输出激光器，包括圆形光斑整形镜组、以及沿同一光路上依次设置的激光二极管、准直组件、耦合镜和保偏光纤，其中，
所述圆形光斑整形镜组设置在所述准直组件和耦合镜之间，用于将所述准直组件准直后的激光光束的快轴压缩或者慢轴扩束，形成圆形光斑的激光光束。
优选地，所述圆形光斑整形镜组包括棱镜组、柱面镜组及一维梯度折射率透镜的至少一种。
优选地，所述棱镜组包括沿同一光路依次设置第一直角棱镜和第二直角棱镜，
所述第一直角棱镜和第二直角棱镜的较小锐角沿所述激光二极管快轴方向分别设置在所述激光二极管两侧，准直后的激光光束依次经过第一直角棱镜的长直角边面、第一直角棱镜的斜边面、第二直角棱镜的长直角边面、第二直角棱镜的斜边面后在快轴方向缩束。
优选地，所述棱镜组包括沿同一光路依次设置第二直角棱镜和第一直角棱镜，所述第一直角棱镜和第二直角棱镜的较小锐角沿所述激光二极管慢轴方向分别设置在所述激光二极管两侧，准直后的激光光束依次经过第二直角棱镜的斜边面、第二直角棱镜的长直角边面、第一直角棱镜的斜边面、第一直角棱镜的长直角边面后在慢轴方向扩束。
优选地，所述柱面镜组包括沿同一光路依次设置的第一平凸柱面镜和第二平凸柱面镜，准直后的激光光束依次经过所述第一平凸柱面镜的平面、第一平凸柱面镜的凸面、所述第二平凸柱面镜的凸面、第一平凸柱面镜的平面后在慢轴方向扩束，其中，
所述第一平凸柱面镜的像方焦点与所述第二平凸柱面镜的物方焦点重合设置，所述第一平凸柱面镜和第二平凸柱面镜宽度方向均与所述激光二极管的慢轴方向平行设置；
所述第二平凸柱面镜与第一平凸柱面镜的焦距之比与扩束倍率相同。
优选地，所述柱面镜组包括沿同一光路依次设置的第二平凸柱面镜和第一平凸柱面镜，准直后的激光光束依次经过所述第二平凸柱面镜的平面、第二平凸柱面镜的凸面、所述第一平凸柱面镜的凸面、第一平凸柱面镜的平面后在快轴方向缩束，其中，
所述第二平凸柱面镜的像方焦点与所述第一平凸柱面镜的物方焦点重合设置，所述第一平凸柱面镜和第二平凸柱面镜宽度方向均与所述激光二极管的快轴方向平行设置；
所述第一平凸柱面镜与第二平凸柱面镜的焦距之比与缩束倍率相同。
优选地，所述柱面镜组包括沿同一光路依次设置的平凹柱面镜和第三平凸柱面镜，准直后的激光光束依次经过所述平凹柱面镜的平面、平凹柱面镜的凹面、所述第三平凸柱面镜的平面、第三平凸柱面镜的凸面后在慢轴方向扩束，其中，
所述平凹柱面镜的物方焦点与所述第三平凸柱面镜的物方焦点重合设置，所述平凹柱面镜和第三平凸柱面镜宽度方向均与所述激光二极管的慢轴方向平行设置；
所述第三平凸柱面镜与负的所述平凹柱面镜的焦距之比与扩束倍率相同。
优选地，所述柱面镜组包括沿同一光路依次设置的第三平凸柱面镜和平凹柱面镜，准直后的激光光束依次经过所述第三平凸柱面镜的凸面、第三平凸柱面镜的平面、所述平凹柱面镜的凹面、平凹柱面镜的平面后在快轴方向缩束，其中，
所述第三平凸柱面镜的像方焦点与所述平凹柱面镜的像方焦点重合设置，所述平凹柱面镜和第三平凸柱面镜宽度方向均与所述激光二极管的快轴方向平行设置；
负的所述平凹柱面镜和平凸柱面镜的焦距之比与缩束倍率相同。
优选地，还包括楔形双折射晶体，所述楔形双折射晶体设置在所述圆形光斑整形镜组和耦合镜之间，其中，
所述楔形双折射晶体的楔角边面为入射面、与所述楔角边面相对的平面为出射面，或，
所述楔形双折射晶体与所述楔角边面相对的平面为入射面、楔角边面为出射面。
优选地，所述圆形光斑整形镜组包括微透镜阵列和/或望远镜组。
本实用新型提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本实用新型实施例提供的光纤输出激光器，在准直组件和耦合镜之间设置圆形光斑整形镜组，通过圆形光斑整形镜组将经准直组件准直后的激光光束慢轴方向扩束至与快轴方向的相同宽度或者将快轴方向激光光束缩束至与慢轴方向相同宽度，从而将准直组件准直后的截面为椭圆形的平行光束转换为截面为圆形的平行光束，即将激光二极管的光斑整形成圆形光斑，圆形光斑更容易被耦合镜耦合进保偏光纤的纤芯中，从而提高光纤输出激光器的耦合效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的一种光纤输出激光器的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种光纤输出激光器的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的第一种光纤输出激光器的具体实施例的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的一种棱镜组的结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供的第二种光纤输出激光器的具体实施例的结构示意图；
图6为本实用新型实施例提供的第三种光纤输出激光器的具体实施例的结构示意图；
图7为本实用新型实施例提供的一种柱面镜组的结构示意图；
图8为本实用新型实施例提供的第四种光纤输出激光器的的具体实施例的结构示意图；
图9为本实用新型实施例提供的另一种柱面镜组的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实用新型实施例提供一种光纤输出激光器，如图2所示，包括在同一光路上依次设置的激光二极管1、准直组件2、耦合镜3和保偏光纤4，还包括：圆形光斑整形镜组5。
激光二极管1作为光纤输出激光器的光源，用于发射激光光束。在本实用新型实施例中，激光二极管1可以为波长为400～800nm的单模半导体激光二极管。在具体实施过程中，可将激光二极管芯片采用压合方式固定在热沉上。
准直组件2用于将激光二极管1发射出的激光光束转变为截面为椭圆形的平行光束。在本实用新型实施例中，准直组件2可以采用非球面准直镜，激光二极管设置在非球面准直镜的像面工作距离以内，且非球面准直镜的数值孔径与激光二极管1的发散角相匹配。在具体实施过程中，非球面准直镜的数值孔径对应的接收角大于激光二极管1的发散角即可。非球面准直镜可以将激光二极管1的快轴和慢轴方向同时准直，从而获得截面为椭圆形的平行光束。
为了提高非球面准直镜的透射率，可以在非球面准直镜的入射面和出射面设置激光二极管出光波长所在波段透射率为99％以上的增透膜。
耦合镜3用于将平行光束聚焦耦合进保偏光纤4一端的纤芯中，保偏光纤4的另一端将输出一定功率的激光。
在具体实施过程中，耦合镜3和保偏光纤4的两个端面上均可设置激光二极管出光波长所在波段透射率在99％以上的增透膜。
圆形光斑整形镜组5设置在准直组件2和耦合镜3之间，用于将准直组件2准直后的激光光束的快轴压缩或者慢轴扩束，形成圆形光斑的激光光束。
本实用新型实施例提供的光纤输出激光器，在准直组件和耦合镜之间设置圆形光斑整形镜组，通过圆形光斑整形镜组将经准直组件准直后的激光光束慢轴方向扩束至与快轴方向的相同宽度或者将快轴方向激光光束缩束至与慢轴方向相同宽度，从而将准直组件准直后的截面为椭圆形的平行光束转换为截面为圆形的平行光束，即将激光二极管的光斑整形成圆形光斑，圆形光斑更容易被耦合镜耦合进保偏光纤的纤芯中，从而提高光纤输出激光器的耦合效率。
在具体实施过程中，如图3所示，圆形光斑整形镜组5可以为棱镜组51。
棱镜组51设置在准直组件2和耦合镜3之间，用于将准直组件2准直后的激光光束的快轴压缩或者慢轴扩束，形成圆形光斑的激光光束。
在第一种可能的实施例中，棱镜组51可以为沿同一光路依次设置第一直角棱镜511和第二直角棱镜512。在本实用新型实施例中，第一直角棱镜511和第二直角棱镜512的较小锐角沿激光二极管1快轴方向分别设置在激光二极管1两侧，经准直组件2准直后的激光光束依次经过第一直角棱镜511的长直角边面、第一直角棱镜511的斜边面、第二直角棱镜512的长直角边面、第二直角棱镜512的斜边面后，准直后激光光束的快轴方向进行缩束。其中，第一直角棱镜511的长直角边面为第一直角棱镜511长直角边所在的侧面，第一直角棱镜511的斜边面为第一直角棱镜511斜边所在的侧面，第二直角棱镜512的长直角边面为第二直角棱镜512长直角边所在的侧面，第二直角棱镜512的斜边面为第二直角棱镜512斜边所在的侧面。
在本实用新型实施例中，快轴方向缩束的倍率与第一直角棱镜511长直角边面、第二直角棱镜512长直角边面和激光二极管1快轴方向的夹角有关。在具体实施过程中，第一直角棱镜511和第二直角棱镜512可以为两个相同的直角棱镜，那么，棱镜组51在快轴方向缩束的倍率为
其中，
dout为所述棱镜组51入射光快轴方向的宽度，din为所述棱镜组51出射光快轴方向的宽度，α1为第一直角棱镜511长直角边面与激光二极管1快轴方向的夹角，α2为第二直角棱镜512长直角边面与激光二极管1快轴方向的夹角，θ为第一直角棱镜511和第二直角棱镜512的较小锐角，n为第一直角棱镜511和第二直角棱镜512相对于激光二极管1波长的折射率。
在已知入射光和出射光在快轴方向的宽度时，通过上述计算，可以获得α1和α2，将第一直角棱镜511和第二直角棱镜512分别按照α1和α2放置，即可将快轴方向的光斑按照缩束倍率进行缩束，从而获得圆形光斑。例如，激光二极管1准直后的光斑快轴和慢轴之比为2:1，为了获得圆形光斑，快轴需要缩束至原来的一半，即若选用较小锐角θ为30°的直角棱镜作为第一直角棱镜511和第二直角棱镜512，利用上述计算，可获得α1和α2，将第一直角棱镜511和第二直角棱镜512分别按照α1和α2放置，即可将快轴方向的光斑缩束为原来的一半，从而获得圆形光斑。
在本实用新型实施例中，第一直角棱镜511和第二直角棱镜512均可以选取较小锐角为30°±10′的直角棱镜。
在这样的设计下，经准直组件准直后的激光光束依次经过第一直角棱镜和第二直角棱镜，第一直角棱镜和第二直角棱镜组成的棱镜组将快轴方向的激光光束缩束至与慢轴方向的宽度相同，从而将截面为椭圆形的平行光束转换为截面为圆形的平行光束，即将激光二极管的光斑整形成圆形光斑，圆形光斑更容易被耦合镜耦合进保偏光纤的纤芯中，从而提高光纤输出激光器的耦合效率。
在第二种可能的实施例中，如图4所示，棱镜组51可以为沿同一光路依次设置第二直角棱镜512和第一直角棱镜511，第一直角棱镜511和第二直角棱镜512的较小锐角沿所述激光二极管1慢轴方向分别设置在所述激光二极管两侧，经准直组件2准直后的激光光束依次经过第二直角棱镜512的斜边面、第二直角棱镜512的长直角边面、第一直角棱镜511的斜边面、第一直角棱镜511的长直角边面后，准直后激光光束的慢轴方向进行扩束。
在具体实施过程中，慢轴方向扩束的倍率与第一直角棱镜511长直角边面、第二直角棱镜512长直角边面和激光二极管1慢轴方向的夹角有关，具体计算可参照第一种可能的实施例，在此不再赘述。
在本实用新型实施例中，第一直角棱镜511和第二直角棱镜512可以选取较小锐角为30°±10′的直角棱镜。
为了提高棱镜组51的透射率，第一直角棱镜511、第二直角棱镜512的斜边面和长直角边面均可设置激光二极管出光波长所在波段透射率为99％以上的增透膜。
在具体实施过程中，可将激光二极管1所固定的热沉固定在激光器底座上，所述激光器底座为L型基板，激光二极管1所固定的热沉固定设置在L型基板的侧面，L型基板的底板上固定设置一玻璃基板，准直组件和棱镜组均按照同一光路固定设置在玻璃基板上即可。
在这样的设计下，经准直组件准直后的激光光束依次经过第二直角棱镜和第一直角棱镜，第二直角棱镜和第一直角棱镜组成的棱镜组将慢轴方向的激光光束扩束至与快轴方向的宽度相同，从而将截面为椭圆形的平行光束转换为截面为圆形的平行光束，即将激光二极管的光斑整形成圆形光斑，圆形光斑更容易被耦合镜耦合进保偏光纤的纤芯中，从而提高光纤输出激光器的耦合效率。
在一种可能的实施例中，为了提高消光比，本实用新型实施例提供的光纤输出激光器，如图5所示，还包括楔形双折射晶体8，楔形双折射晶体8设置在棱镜组51和耦合镜3之间。
棱镜组51整形后的激光光束可以依次通过楔形双折射晶体8的楔角边面、与楔角边面相对的平面，然后到达耦合镜3，其中，所述楔角边面为楔形双折射晶体8两个楔角边所在的面。在具体实施过程中，楔形双折射晶体8的晶体光轴方向垂直于纸面，所述楔形双折射晶体8包括YVO4、冰洲石和α-BBO等双折射晶体的任一种。
以YVO4晶体为例，由于YVO4晶体的折射率nO<nE，因此经过该晶体产生折射的O光和E光会分开一定的角度从出射面出射，O光(或E光)进入保偏光纤4纤芯，E光(或O光)进入保偏光纤4的包层，如图5所示，实线为O光，虚线为E光。
当然，在具体实施过程中，棱镜组51整形后的激光光束也可以依次通过楔形双折射晶体8的与楔角边面相对的平面、楔角边面，然后到达耦合镜3。当入射面为与楔角边面相对的平面，出射面为楔角边面时，激光光束中偏振方向垂直的O光和E光在出射面上由于晶体的折射率nO<nE，O光和E光也会产生一定角度分开。
在本实用新型实施例中，O光和E光分开的角度大小主要取决于楔角边的角度和双折射晶体的材质，与晶体的厚度无关。在具体实施过程中，楔角的角度范围根据O光和E光经耦合镜3聚焦后光斑的位置决定。为了提高消光比，让不需要的偏振光在包层传播，O光和E光经耦合镜3聚焦后光斑的距离为10-120μm，根据计算获得楔角的角度范围为0.57°～6.27°。
为了提高楔形双折射晶体的透射率，楔形双折射晶体的楔角边面以及与楔角边面相对的平面上均可设置激光二极管出光波长所在波段透射率为99％以上的增透膜。
在一种应用场景中，以激光二极管1为单模785nm激光二极管为例，准直组件可以采用lightpath354330非球面准直镜，且非球面准直镜的数值孔径对应的接收角大于单模785nm激光二极管的发散角。单模785nm激光二极管发射出的激光光束经lightpath354330非球面准直镜准直后，出光位置5mm处的光斑，慢轴和快轴的宽度分别为0.8mm和1.6mm，图5为通过棱镜组将快轴宽度缩束至0.8mm左右，整形成圆形光斑，圆形光斑入射通过楔角为2.5°的楔形双折射晶体，得到分离的O光和E光，经耦合镜聚焦后，聚焦点分开约为35μm，O光进入保偏光纤4的纤芯，E光进入包层。
通过在棱镜组51和耦合镜3之间设置楔形双折射晶体8，将偏振方向相互垂直的O光和E光分离，可选择性的将需要偏振光耦合到保偏光纤的纤芯中，而与之偏振方向垂直的偏振光耦合到保偏光纤的包层，消除了两偏振态在纤芯中模式耦合，提高消光比，实现低噪声光纤耦合输出。
本实用新型实施例提供的光纤输出激光器，在准直组件和耦合镜之间设置棱镜组，通过棱镜组将经准直组件准直后的激光光束慢轴方向扩束至与快轴方向的相同宽度或者将快轴方向激光光束缩束至与慢轴方向相同宽度，从而将准直组件准直后的截面为椭圆形的平行光束转换为截面为圆形的平行光束，即将激光二极管的光斑整形成圆形光斑，圆形光斑更容易被耦合镜耦合进保偏光纤的纤芯中，从而提高光纤输出激光器的耦合效率。
实施例二
与实施例一的不同之处在于，如图6所示，本实用新型实施例中的圆形光斑整形镜组5为柱面镜组52，柱面镜组52设置在准直组件2和耦合镜3之间，用于将准直组件2准直后的激光光束的快轴压缩或者慢轴扩束，形成圆形光斑的激光光束，透射给耦合镜3。
在第一种可能的实施例中，柱面镜组52可以为沿同一光路依次设置的第一平凸柱面镜521和第二平凸柱面镜522，准直后的激光光束依次经过第一平凸柱面镜521的平面、第一平凸柱面镜521的凸面、第二平凸柱面镜522的凸面、第一平凸柱面镜521的平面，将激光光束的慢轴方向进行扩束。
在具体实施过程中，第一平凸柱面镜521的像方焦点与第二平凸柱面镜522的物方焦点重合设置，第一平凸柱面镜521和第二平凸柱面镜522的主光轴与激光二极管1的主光轴在同一直线上，且第一平凸柱面镜521和第二平凸柱面镜522的宽度方向均与所述激光二极管1的慢轴方向平行设置。
为了使慢轴方向扩束后的宽度与快轴方向的宽度相同，第二平凸柱面镜522与第一平凸柱面镜521的焦距之比与扩束倍率相同。例如，激光二极管1准直后的光斑快轴和慢轴之比为2:1，为了将慢轴扩束至与快轴相同的宽度，慢轴方向的需要扩束成原来的2倍，那么扩束倍率为2，若第一平凸柱面镜521的焦距为f1，第二平凸柱面镜522为f2，f2/f1＝2，即第二平凸柱面镜522的焦距为第一平凸柱面镜521的2倍时，依次通过第一平凸柱面镜521和第二平凸柱面镜522后，可将2:1的椭圆形光斑慢轴扩束成1:1的圆形光斑。
在第二种可能的实施例中，如图7所示，柱面镜组52可以为沿同一光路依次设置的第二平凸柱面镜522和第一平凸柱面镜521，准直后的激光光束依次经过所述第二平凸柱面镜522的平面、第二平凸柱面镜522的凸面、第一平凸柱面镜521的凸面、第一平凸柱面镜521的平面后，将激光光束的快轴方向进行缩束。
在具体实施过程中，第二平凸柱面镜522的像方焦点与第一平凸柱面镜521的物方焦点重合设置，第一平凸柱面镜521和第二平凸柱面镜522的主光轴与激光二极管1的光轴在同一直线上，且第一平凸柱面镜521和第二平凸柱面镜522的宽度方向均与所述激光二极管的快轴方向平行设置。
为了使快轴方向所述后的宽度与慢轴方向的宽度相同，第一平凸柱面镜521与第二平凸柱面镜522的焦距之比与缩束倍率相同。例如，激光二极管1准直后的光斑快轴和慢轴之比为2:1，为了将快轴缩束至与慢轴相同的宽度，快轴方向的需要缩束成原来的1/2倍，那么缩束倍率为1/2，若第一平凸柱面镜521的焦距为f1，第二平凸柱面镜522为f2，f1/f2＝1/2，即第二平凸柱面镜522的焦距为第一平凸柱面镜521的2倍时，依次通过第二平凸柱面镜522和第一平凸柱面镜521后，可将2:1的椭圆形光斑快轴缩束成1:1的圆形光斑。
为了提高柱面镜组52的透射率，第一平凸柱面镜521和第二平凸柱面镜522的平面和凸面均可设置激光二极管出光波长所在波段透射率为99％以上的增透膜。
在第三种可能的实施例中，如图8所示，柱面镜组52可以为沿同一光路依次设置的平凹柱面镜523和第三平凸柱面镜524，准直后的激光光束依次经过所述平凹柱面镜523的平面、平凹柱面镜523的凹面、第三平凸柱面镜524的平面、第三平凸柱面镜524的凸面，将激光光束的慢轴方向进行扩束。
在具体实施过程中，平凹柱面镜523的物方焦点与第三平凸柱面镜524的物方焦点重合设置，平凹柱面镜523和第三平凸柱面镜524的主光轴与激光二极管1的光轴在同一直线上，且平凹柱面镜523和第三平凸柱面镜524的宽度方向均与所述激光二极管1的慢轴方向平行设置。
为了使慢轴方向扩束后的宽度与快轴方向的宽度相同，第三平凸柱面镜524与负的平凹柱面镜523和的焦距之比与扩束倍率相同。例如，激光二极管1准直后的光斑快轴和慢轴之比为2:1，为了将慢轴扩束至与快轴相同的宽度，慢轴方向的需要扩束成原来的2倍，那么扩束倍率为2，若平凹柱面镜523的焦距为f1，第三平凸柱面镜524为f2，由于平凹柱面镜523的焦距为负值，f2/(-f1)＝2，即第三平凸柱面镜524的焦距为平凹柱面镜523的-2倍时，依次通过平凹柱面镜523和第三平凸柱面镜524后，可将2:1的椭圆形光斑慢轴扩束成1:1的圆形光斑。
在第四种可能的实施例中，如图9所示，柱面镜组52可以为沿同一光路依次设置的第三平凸柱面镜524和平凹柱面镜523，准直后的激光光束依次经过第三平凸柱面镜524的凸面、第三平凸柱面镜524的平面、平凹柱面镜523的凹面、平凹柱面镜523的平面后在快轴方向缩束，将激光光束的快轴方向进行缩束。
在具体实施过程中，第三平凸柱面镜524的像方焦点与平凹柱面镜523的像方焦点重合设置，平凹柱面镜523和第三平凸柱面镜524的主光轴与激光二极管1的光轴在同一直线上，且平凹柱面镜523和第三平凸柱面镜524的宽度方向均与所述激光二极管的快轴方向平行设置。
为了使快轴方向所述后的宽度与慢轴方向的宽度相同，负的平凹柱面镜523和平凸柱面镜的焦距之比与缩束倍率相同。例如，激光二极管1准直后的光斑快轴和慢轴之比为2:1，为了将快轴缩束至与慢轴相同的宽度，快轴方向的需要缩束成原来的1/2倍，那么缩束倍率为1/2，若平凹柱面镜523的焦距为f1，第三平凸柱面镜524为f2，由于平凹柱面镜523的焦距为负值，-f1/f2＝1/2，即第三平凸柱面镜524的焦距为平凹柱面镜523的-2倍时，依次通过平凹柱面镜523和第三平凸柱面镜524后，可将2:1的椭圆形光斑快轴缩束成1:1的圆形光斑。
为了提高柱面镜组52的透射率，第三平凸柱面镜524和平凹柱面镜523的入射面和出射面均可设置激光二极管出光波长所在波段透射率为99％以上的增透膜。
在一种可能的实施例中，为了提高消光比，本实用新型实施例提供的光纤输出激光器，还包括楔形双折射晶体8，楔形双折射晶体8设置在柱面镜组52和耦合镜3之间。
本实用新型实施例与实施例一的相同之处，请参考实施例一，在此不再赘述。
本实用新型实施例提供的一种光纤输出激光器，通过柱面镜组，将准直组件准直后的激光光束进行整形，使整形后的光斑变为圆形光斑，圆形光斑更容易被耦合镜耦合进保偏光纤的纤芯中，从而提高光纤输出激光器的耦合效率。
在本实用新型实施例中，圆形光斑整形镜组5除上述两个实施例中的棱镜组51或柱面镜组52以外，也可以为一维梯度折射率透镜。一维梯度折射率透镜为矩形平板透镜，在透镜的厚度方向上具有梯度折射率，一维梯度折射率透镜的激光入射面是与激光快轴方向垂直的平面，即准直组件准直后的激光光束沿一维梯度折射率透镜的厚度方向入射，激光出射面是与激光快轴方向垂直的平面。一维梯度折射率透镜也可以将准直组件准直后的激光光束整形，使整形后的光斑变为圆形光斑。
圆形光斑整形镜组5也可以采用微透镜阵列或望远镜组，微透镜阵列或望远镜组也可以将准直组件准直后的激光光束的光斑整形成圆形光斑。
在具体实施过程中，圆形光斑整形镜组5可以采用上述棱镜组51、柱面镜组52、一维梯度折射率透镜、微透镜阵列和望远镜组中任意两种或两种以上的组合，将准直组件准直后的激光光束整形，使整形后的光斑变为圆形光斑。
当然，在具体实施过程中，上述几种圆形光斑整形镜组为圆形光斑整形镜组的优选结构，用户可以根据实际情况选取可以将椭圆形光斑整形成圆形光斑的任意镜组作为圆形光斑整形镜组，在此不做具体限定。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里实用新型的公开后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
以上所述的本实用新型实施方式并不构成对本实用新型保护范围的限定。
Claims (10)
1.一种光纤输出激光器，其特征在于，包括圆形光斑整形镜组(5)、以及沿同一光路上依次设置的激光二极管(1)、准直组件(2)、耦合镜(3)和保偏光纤(4)，其中，
所述圆形光斑整形镜组(5)设置在所述准直组件(2)和耦合镜(3)之间，用于将所述准直组件(2)准直后的激光光束的快轴压缩或者慢轴扩束，形成圆形光斑的激光光束。
2.如权利要求1所述的光纤输出激光器，其特征在于，所述圆形光斑整形镜组(5)包括棱镜组(51)、柱面镜组(52)及一维梯度折射率透镜的至少一种。
3.如权利要求2所述的光纤输出激光器，其特征在于，所述棱镜组(51)包括沿同一光路依次设置第一直角棱镜(511)和第二直角棱镜(512)，
所述第一直角棱镜(511)和第二直角棱镜(512)的较小锐角沿所述激光二极管(1)快轴方向分别设置在所述激光二极管两侧，准直后的激光光束依次经过第一直角棱镜(511)的长直角边面、第一直角棱镜(511)的斜边面、第二直角棱镜(512)的长直角边面、第二直角棱镜(512)的斜边面后在快轴方向缩束。
4.如权利要求2所述的光纤输出激光器，其特征在于，所述棱镜组(51)包括沿同一光路依次设置第二直角棱镜(512)和第一直角棱镜(511)，所述第一直角棱镜(511)和第二直角棱镜(512)的较小锐角沿所述激光二极管(1)慢轴方向分别设置在所述激光二极管两侧，准直后的激光光束依次经过第二直角棱镜(512)的斜边面、第二直角棱镜(512)的长直角边面、第一直角棱镜(511)的斜边面、第一直角棱镜(511)的长直角边面后在慢轴方向扩束。
5.如权利要求2所述的光纤输出激光器，其特征在于，所述柱面镜组(52)包括沿同一光路依次设置的第一平凸柱面镜(521)和第二平凸柱面镜(522)，准直后的激光光束依次经过所述第一平凸柱面镜(521)的平面、第一平凸柱面镜(521)的凸面、所述第二平凸柱面镜(522)的凸面、第一平凸柱面镜(521)的平面后在慢轴方向扩束，其中，
所述第一平凸柱面镜(521)的像方焦点与所述第二平凸柱面镜(522)的物方焦点重合设置，所述第一平凸柱面镜(521)和第二平凸柱面镜(522)宽度方向均与所述激光二极管(1)的慢轴方向平行设置；
所述第二平凸柱面镜(522)与第一平凸柱面镜(521)的焦距之比与扩束倍率相同。
6.如权利要求2所述的光纤输出激光器，其特征在于，所述柱面镜组(52)包括沿同一光路依次设置的第二平凸柱面镜(522)和第一平凸柱面镜(521)，准直后的激光光束依次经过所述第二平凸柱面镜(522)的平面、第二平凸柱面镜(522)的凸面、所述第一平凸柱面镜(521)的凸面、第一平凸柱面镜(521)的平面后在快轴方向缩束，其中，
所述第二平凸柱面镜(522)的像方焦点与所述第一平凸柱面镜(521)的物方焦点重合设置，所述第一平凸柱面镜(521)和第二平凸柱面镜(522)宽度方向均与所述激光二极管的快轴方向平行设置；
所述第一平凸柱面镜(521)与第二平凸柱面镜(522)的焦距之比与缩束倍率相同。
7.如权利要求2所述的光纤输出激光器，其特征在于，所述柱面镜组(52)包括沿同一光路依次设置的平凹柱面镜(523)和第三平凸柱面镜(524)，准直后的激光光束依次经过所述平凹柱面镜(523)的平面、平凹柱面镜(523)的凹面、所述第三平凸柱面镜(524)的平面、第三平凸柱面镜(524)的凸面后在慢轴方向扩束，其中，
所述平凹柱面镜(523)的物方焦点与所述第三平凸柱面镜(524)的物方焦点重合设置，所述平凹柱面镜(523)和第三平凸柱面镜(524)宽度方向均与所述激光二极管(1)的慢轴方向平行设置；
所述第三平凸柱面镜(524)与负的所述平凹柱面镜(523)的焦距之比与扩束倍率相同。
8.如权利要求2所述的光纤输出激光器，其特征在于，所述柱面镜组(52)包括沿同一光路依次设置的第三平凸柱面镜(524)和平凹柱面镜(523)，准直后的激光光束依次经过所述第三平凸柱面镜(524)的凸面、第三平凸柱面镜(524)的平面、所述平凹柱面镜(523)的凹面、平凹柱面镜(523)的平面后在快轴方向缩束，其中，
所述第三平凸柱面镜(524)的像方焦点与所述平凹柱面镜(523)的像方焦点重合设置，所述平凹柱面镜(523)和第三平凸柱面镜(524)宽度方向均与所述激光二极管的快轴方向平行设置；
负的所述平凹柱面镜(523)和平凸柱面镜的焦距之比与缩束倍率相同。
9.如权利要求1所述的光纤输出激光器，其特征在于，还包括楔形双折射晶体(8)，所述楔形双折射晶体(8)设置在所述圆形光斑整形镜组(5)和耦合镜(3)之间，其中，
所述楔形双折射晶体(8)的楔角边面为入射面、与所述楔角边面相对的平面为出射面，或，
所述楔形双折射晶体(8)与所述楔角边面相对的平面为入射面、楔角边面为出射面。
10.如权利要求1所述的光纤输出激光器，其特征在于，所述圆形光斑整形镜组(5)包括微透镜阵列和/或望远镜组。
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Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
| CN109387948A (zh) * | 2017-08-04 | 2019-02-26 | 维林光电(苏州)有限公司 | 一种光纤输出激光器 |
| EP3690493B1 (en) * | 2019-01-09 | 2023-07-12 | Leonardo Electronics US Inc. | Divergence-reshaping array |
| CN112099241A (zh) * | 2019-06-18 | 2020-12-18 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 一种光束准直系统及方法、激光雷达 |
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| CN111258163A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-06-09 | 无锡视美乐激光显示科技有限公司 | 光源装置、光路结构设计方法及投影系统 |
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