CN213816739U - 激光合束装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光合束装置，包括：热沉；若干用于发射激光的单管，各个单管成列安装在热沉上，对应一列上的各个单管的出光点位于同一直线上；准直模组，准直模组用于对单管发出的激光进行准直，以使得激光朝预定的方向射出；及反射模组，反射模组包括多个单管反射镜，各个单管反射镜均安装在热沉上并与各个单管一一对应设置，对应的单管和单管反射镜之间的距离为入射距离，入射距离呈线性变化，单管反射镜将单管发出的激光均朝向预定方向反射形成第一激光合束，可以使得整体结构更小，利于TO封装的单管的合束形成。

Description

激光合束装置

技术领域

本实用新型涉及激光器领域，尤其涉及一种激光合束装置。

背景技术

蓝光半导体激光器逐渐被应用到如铜、铝这些材料的加工中，但单个的半导体激光器单管的输出功率比较低，目前最高的单管输出在5W左右，并且目前比较成熟的蓝光半导体单管激光器的封装为TO封装形式，为获得高功率蓝光输出，需要组合多个蓝光半导体激光器单管的光束进行合束来获得更高功率的蓝光输出。

目前的半导体激光器单管合束装置通常是在热沉上加工台阶或者通过倾斜热沉来实现多个半导体激光器单管安装，以使得各个半导体激光器单管发出的激光合束。但是采用这种方式不易用于TO封装的蓝光半导体激光器单管的安装，并且容易使得整体构庞大笨重，加工上要求高、难度大，制造成本也高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种激光合束装置，用以解决现有技术中存在的至少一个技术问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了：一种激光合束装置，包括：

热沉；

若干用于发射激光的单管，各个所述单管成列安装在所述热沉上，对应一列上的各个所述单管的出光点位于同一直线上；

准直模组，所述准直模组用于对所述单管发出的激光进行准直，以使得激光朝预定的方向射出；及

反射模组，所述反射模组包括多个单管反射镜，各个所述单管反射镜均安装在所述热沉上并与各个所述单管一一对应设置，对应的所述单管和所述单管反射镜之间的距离为入射距离，所述入射距离呈线性变化，所述单管反射镜将所述单管发出的激光均朝向预定方向反射形成第一激光合束。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，通过使得各组对应的单管与单管反射镜之间的距离呈线性变化(即使得单管反射镜在热沉上与对应的单管呈远近错位设置)，这样在使用时，单管发出的激光经准直模组准直后射向单管反射镜，各个单管反射镜均朝向同一方向、同一角度反射单管发出的激光，从而实现将各个单管发出的激光形成第一激光合束。通过单管与单管反射镜间的线性距离变化，实现多个单管光斑的空间合束，不需要在热沉上设置台阶，这样可以使得本实用新型实施例的激光合束装置整体结构更小，利于TO封装的单管的合束形成，加工方便，制作成本低。

作为上述技术方案的进一步改进，所述准直模组包括快轴准直透镜和慢轴准直透镜，所述快轴准直透镜安装于所述单管的出光点处以对激光在第一方向进行准直，所述慢轴准直透镜安装于所述热沉上，所述慢轴准直透镜位于所述快轴准直透镜与所述单管反射镜之间，以对激光在第二方向进行准直。

作为上述技术方案的进一步改进，所述单管与所述快轴准直透镜呈一体式设计。

作为上述技术方案的进一步改进，所述热沉上设有至少一列安装孔，所述单管安装在所述安装孔内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述激光合束装置还包括用于辅助所述单管安装在所述安装孔内的压片。

作为上述技术方案的进一步改进，所述激光合束装置还包括用于供所述单管在所述安装孔内定位的定位片。

作为上述技术方案的进一步改进，所述热沉上设有对称地设有两列安装孔，所述单管安装在所述安装孔内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述反射模组还包括多个线阵反射镜，各个所述线阵反射镜呈错位设置且反射方向相同，各个所述线阵反射镜用于将各个所述第一激光合束朝预定方向反射形成第二激光合束。

作为上述技术方案的进一步改进，所述反射模组还包括半波片、偏振片和面阵反射镜，所述半波片位于所述线阵反射镜和所述偏振片之间并用于旋转部分P偏振态的激光为S偏振态至所述偏振片处，所述偏振片用于反射S偏振态的激光，所述面阵反射镜用于反射另一部分由所述线阵反射镜反射的激光，所述面阵反射镜反射的激光与所述偏振片反射的激光重合。

作为上述技术方案的进一步改进，所述激光合束装置还包括通水底板，所述热沉、所述线阵反射镜、所述半波片、所述偏振片和所述面阵反射镜均安装在所述通水底板上。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例提供的激光合束装置的结构示意图；

图2示出了图1中A处的局部放大结构示意图；

图3示出了图1的激光合束装置的光路示意图；

图4示出了本实用新型实施例提供的另一激光合束装置的结构示意图；

图5示出了图4的激光合束装置的一种光路示意图；

图6示出了图4的激光合束装置的另一种光路示意图。

主要元件符号说明：

10—热沉；20—安装孔；30—单管；40—准直模组；41—快轴准直透镜；42—慢轴准直透镜；50—反射模组；51—单管反射镜；52—线阵反射镜；53—半波片；54—偏振片；55—面阵反射镜；60—通水底板；71—第一激光合束；72—第二激光合束。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。

以上相关术语仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。

例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。

对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。

以及，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1、图2和图3所示，现对本实用新型实施例提供的激光合束装置进行说明。激光合束装置所涉及的激光器是一种半导体固态激光器，不仅限于TO封装的蓝光半导体激光器。

激光合束装置包括：

热沉10；

若干用于发射激光的单管30，各个单管30成列安装在热沉10上，对应一列上的各个单管30的出光点位于同一直线上；

准直模组40，准直模组40用于对单管30发出的激光进行准直，以使得激光朝预定的方向射出；及

反射模组50，反射模组50包括多个单管反射镜51，各个单管反射镜51均安装在热沉10上并与各个单管30一一对应设置，对应的单管30和单管反射镜51之间的距离为入射距离，入射距离呈线性变化，单管反射镜51将单管30发出的激光均朝向预定方向反射形成第一激光合束71。

本实用新型实施例的激光合束装置，与现有技术相比，通过使得各组对应的单管30与单管反射镜51之间的距离呈线性变化(即使得单管反射镜51在热沉10上与对应的单管30呈远近错位设置)，这样在使用时，单管30发出的激光经准直模组40准直后射向单管反射镜51，各个单管反射镜51均朝向同一方向、同一角度反射单管30发出的激光，从而实现将各个单管30发出的激光形成第一激光合束71。各个单管反射镜51并排地安装在热沉10上且均位于同一直线上，通过单管30与单管反射镜51间的线性距离变化，实现多个单管30光斑的空间合束，不需要在热沉10上设置台阶，这样可以使得本实用新型实施例的激光合束装置整体结构更小，利于TO封装的单管30的合束形成，加工方便，制作成本低。

进一步地，热沉10上分布有水冷通道，便于单管30的散热。

在本实用新型的一个实施例中，如图1、图2和图3所示，准直模组40包括快轴准直透镜41和慢轴准直透镜42，快轴准直透镜41安装于单管30的出光点处以对激光在第一方向(图3中X方向)进行准直，慢轴准直透镜42安装于热沉10上，慢轴准直透镜42位于快轴准直透镜41与单管反射镜51之间，以对激光在第二方向(图3中Z方向)进行准直。

具体地，快轴准直透镜41可以使得单管30发出的激光在第一方向进行准直，以减少激光在第一方向的散射，从而减少激光的功率损耗；然后，可以使得单管30发出的激光在第二方向进行准直，以减少激光在第二方向的散射，从而进一步减少激光的功率损耗，这样可以有效地保证单管30发出的激光可以集中地发射至单管反射镜51处进行反射。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，单管30与快轴准直透镜41呈一体式设计。这样就可以使得单管30发出的激光直接经过快轴准直透镜41进行准直，以最大化地减少激光发出时出现在第一方向发散传播情况，使得激光经发出后直接进行准直，实现对激光的集中作用。

在本实用新型的一个实施例中，如图1和图4所示，热沉10上设有至少一列安装孔20，单管30安装在安装孔20内。

具体地，在将单管30安装在热沉10上的安装孔20内时，各个单管30对应地放置在各个安装孔20内，每列的单管30所发出的激光经过准直模组40的准直和单管反射镜51的反射后形成一束第一激光合束71。

在本实用新型的一个实施例中，激光合束装置还包括用于辅助单管30安装在安装孔20内的压片(图未示)。

具体地，压片对位于安装孔20内的单管30进行固定，使得单管30安装稳定。

在本实用新型的一个实施例中，激光合束装置还包括用于供单管30在安装孔20内定位的定位片(图未示)。

具体地，定位片对单管30进行定位，以保证单管30发出的激光可以朝向指定的方向射出进行激光合束。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，热沉10上设有对称地设有两列安装孔20，单管30安装在安装孔20内。

具体地，通过在热沉10上对称地设置两列用于安装单管30的安装孔20，这样每个热沉10上可以对称地形成两束第一激光合束71。那么，在实际使用中，便可以将N块热沉10并排设置，这样就可以同时得到2N束第一激光合束71，从而可以利于后续对第一激光合束71进行进一步的合束，得到功率更大的激光，且结构也更加紧凑。

在本实用新型的一个实施例中，如图4、图5和图6所示，反射模组50还包括多个线阵反射镜52，各个线阵反射镜52呈错位设置且反射方向相同，各个线阵反射镜52用于将各个第一激光合束71朝预定方向反射形成第二激光合束72。

具体地，当将多个热沉10并排设置，使得各个热沉10上各个各列单管30形成的第一激光合束71平行地朝向同一方向射出，此时在各束第一激光合束71射出的方向对应地设置有多个线阵反射镜52，各个线阵反射镜52朝向同一反射方向呈类似阶梯设置，以使得各束第一激光合束71朝向同一方向反射形成第二激光合束72。

在本实用新型的一个实施例中，如图4和图5所示，反射模组50还包括半波片53、偏振片54和面阵反射镜55，半波片53位于线阵反射镜52和偏振片54之间并用于旋转部分P偏振态的激光为S偏振态至偏振片54处，偏振片54用于反射S偏振态的激光，面阵反射镜55用于反射另一部分由线阵反射镜52反射的激光，面阵反射镜55反射的激光与偏振片54反射的激光重合。

具体地，在各束第一激光合束71对应地经过各个线阵反射镜52反射形成第二激光合束72后，先通过半波片53对一部分第二激光合束72中的P偏振态的激光进行旋转为S偏振态，这样使得该部分射向偏振片54的激光均为S偏振态，偏振片54位于半波片53和面阵反射镜55之间，由于偏振片54只能供P偏振态的激光透过，那么S偏振态便在偏振片54处朝向预定方向反射。然后，面阵反射镜55对另一部分第二激光合束72进行反射，面阵反射镜55与偏振片54均呈45°设置且反射方向相同，使得该部分的第二激光合束72透过偏振片54并与偏振片54反射的激光重合，这样就有效地减少了第二激光合束72的光斑大小，即可以在光斑大小不变的情况下，可以实现第二激光合束72更大的功率，利于使用。

进一步地，半波片53可以对一半第二激光合束72中的P偏振态的激光进行旋转为S偏振态，使得偏振片54反射。然后面阵反射镜55对另一半第二激光合束72进行反射，使得偏振片54和面阵反射镜55反射的激光完全重合，这样就可以获得减小光斑一半的大小，或者是在实现相同激光合束的功率的前提下，减小激光合束装置的大小。

在本实用新型的一个实施例中，如图4、图5和图6所示，激光合束装置还包括通水底板60，热沉10、线阵反射镜52、半波片53、偏振片54和面阵反射镜55均安装在通水底板60上。

具体地，在将各个热沉10并排设置时，可以通过将各个热沉10并排连接在一块通水底板60上，然后各个线阵反射镜52、半波片53、偏振片54和面阵反射镜55均安装在通水底板60上，此时由热沉10上各列单管30发出的激光射向通水底板60的方向，然后经过单管反射镜51的发生后合束形成第一激光合束71，此时第一激光合束71朝向通水底板60上的线阵反射镜52射出，激光经过线阵反射镜52反射后，通过半波片53、偏振片54和面阵反射镜55的合束后形成光斑更小的第二激光合束72。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。

进一步地，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种激光合束装置，其特征在于，包括：

热沉；

若干用于发射激光的单管，各个所述单管成列安装在所述热沉上，对应一列上的各个所述单管的出光点位于同一直线上；

准直模组，所述准直模组用于对所述单管发出的激光进行准直，以使得激光朝预定的方向射出；及

反射模组，所述反射模组包括多个单管反射镜，各个所述单管反射镜均安装在所述热沉上并与各个所述单管一一对应设置，对应的所述单管和所述单管反射镜之间的距离为入射距离，所述入射距离呈线性变化，所述单管反射镜将所述单管发出的激光均朝向预定方向反射形成第一激光合束。

2.根据权利要求1所述的激光合束装置，其特征在于，所述准直模组包括快轴准直透镜和慢轴准直透镜，所述快轴准直透镜安装于所述单管的出光点处以对激光在第一方向进行准直，所述慢轴准直透镜安装于所述热沉上，所述慢轴准直透镜位于所述快轴准直透镜与所述单管反射镜之间，以对激光在第二方向进行准直。

3.根据权利要求2所述的激光合束装置，其特征在于，所述单管与所述快轴准直透镜呈一体式设计。

4.根据权利要求1所述的激光合束装置，其特征在于，所述热沉上设有至少一列安装孔，所述单管安装在所述安装孔内。

5.根据权利要求4所述的激光合束装置，其特征在于，所述激光合束装置还包括用于辅助所述单管安装在所述安装孔内的压片。

6.根据权利要求4所述的激光合束装置，其特征在于，所述激光合束装置还包括用于供所述单管在所述安装孔内定位的定位片。

7.根据权利要求1所述的激光合束装置，其特征在于，所述热沉上设有对称地设有两列安装孔，所述单管安装在所述安装孔内。

8.根据权利要求1所述的激光合束装置，其特征在于，所述反射模组还包括多个线阵反射镜，各个所述线阵反射镜呈错位设置且反射方向相同，各个所述线阵反射镜用于将各个所述第一激光合束朝预定方向反射形成第二激光合束。

9.根据权利要求8所述的激光合束装置，其特征在于，所述反射模组还包括半波片、偏振片和面阵反射镜，所述半波片位于所述线阵反射镜和所述偏振片之间并用于旋转部分P偏振态的激光为S偏振态至所述偏振片处，所述偏振片用于反射S偏振态的激光，所述面阵反射镜用于反射另一部分由所述线阵反射镜反射的激光，所述面阵反射镜反射的激光与所述偏振片反射的激光重合。

10.根据权利要求9所述的激光合束装置，其特征在于，所述激光合束装置还包括通水底板，所述热沉、所述线阵反射镜、所述半波片、所述偏振片和所述面阵反射镜均安装在所述通水底板上。

Images