CN218648329U - 一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置 - Google Patents

Abstract

一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置，属于激光器制造技术领域，解决了现有技术装调工时较长，成本高的问题。所述密封盖固定在壳体上；所述平凹镜调节筒插入壳体中；所述平凸镜调节筒套入平凹镜调节筒上；所述镜头帽与平凸镜调节筒连接；所述第一蓝光半导体激光器与第二蓝光半导体激光器十字交叉固定在壳体中；所述第二蓝光半导体激光器与半波片连接；所述偏振合束镜固定在壳体中；所述平凹柱面镜安装在平凹镜调节筒凹槽内；所述平凸柱面镜安装在平凸镜调节筒凹槽内；所述聚焦镜固定在平凸镜调节筒凹槽内；所述窗口片固定在镜头帽凹槽内。

Description

一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置

技术领域

本实用新型涉及激光器制造技术领域，具体涉及一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置。

背景技术

蓝光半导体激光器输出的波长在400nm～500nm范围，获得蓝光半导体激光方法有三种，一种是直接发射蓝光的LD（激光二极管），一种是LD倍频的蓝色光源，一种是LD泵浦通过非线性光学手段获得的蓝色激光器。蓝光半导体激光器一般采用GaN（氮化镓）类半导体材料直接获得蓝光激光。由于半导体有源层自身结构的特性，导致光束在快轴方向上发散角大30°～70°，在慢轴方向上发散角小5°～25°，蓝光半导体激光器输出光束特性，光束为线偏振光，偏振方向与慢轴方向相同。对于快轴方向由于其光束质量接近于衍射极限，其理论模型定义为基模高斯光束；对于慢轴方向由于其发散角小但光束较宽，故其理论模型定义为超高斯光束。光束经过快慢轴分别准直后，可改善光束质量，小的发散角和较好的光束质量有利于光束合光，才能在工业加工、医疗等领域中发挥更大的作用。

蓝光半导体激光器稳定性高、电光效率高，广泛应用于激光加工如铜、金、医疗、水下通信、激光泵浦等领域。蓝光半导体激光器的最新发展使每个发射极的光输出功率高达5.5W，结合空间合束、偏振合束、光纤合束、光纤捆绑等方式提高输出功率可以获得高功率的蓝光半导体激光器。

因蓝光激光波长的特点，使得蓝光半导体激光器在金属、非金属切割、雕刻表现优异。并且体积小巧，广受制作工艺品人的爱戴。

现有技术中，合束镜与整形镜等光学镜片均用工装或专用装卡设备调节位置，位置确定后粘接在同一个壳体中，装调工时较长，专用装调设备费用较高。

实用新型内容

本实用新型解决了现有技术装调工时较长，成本高的问题。

本实用新型所述的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置，所述装置包括壳体、密封盖、平凹镜调节筒、平凸镜调节筒、镜头帽、第一蓝光半导体激光器、第二蓝光半导体激光器、偏振合束镜、半波片、平凹柱面镜、平凸柱面镜、聚焦镜和窗口片；

所述密封盖固定在壳体上；

所述平凹镜调节筒插入壳体中；

所述平凸镜调节筒套入平凹镜调节筒上；

所述镜头帽与平凸镜调节筒连接；

所述第一蓝光半导体激光器与第二蓝光半导体激光器十字交叉固定在壳体中；

所述第二蓝光半导体激光器与半波片连接；

所述偏振合束镜固定在壳体中；

所述平凹柱面镜安装在平凹镜调节筒凹槽内；

所述平凸柱面镜安装在平凸镜调节筒凹槽内；

所述聚焦镜固定在平凸镜调节筒凹槽内；

所述窗口片固定在镜头帽凹槽内。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述第一蓝光半导体激光器的光轴与壳体长度方向同向，慢轴方向与十字交叉所构成的平面平行；

所述第二蓝光半导体激光器的光轴与壳体长度方向垂直，慢轴方向与十字交叉所构成的平面平行。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述半波片快轴方向与第二蓝光半导体激光器快轴方向夹角为45°。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述平凹镜调节筒和壳体凹槽配合公差小于0.02mm；

所述平凹镜调节筒和平凸镜调节筒配合公差小于0.02mm。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述装置还包括第一压圈、第二压圈、第一密封圈和第二密封圈；

所述第一压圈和第一密封圈将聚焦镜固定在平凸镜调节筒凹槽内；

所述第二压圈和第二密封圈将窗口片固定在镜头帽凹槽内。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述装置还包括第一铜压块、第二铜压块、第一螺钉和第二螺钉；

所述第一铜压块和第一螺钉将第一蓝光半导体激光器固定在壳体中；

所述第二铜压块和第二螺钉将第二蓝光半导体激光器固定在壳体中。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述壳体、第一蓝光半导体激光器、第二蓝光半导体激光器、第一铜压块和第二铜压块的表面均涂有导热硅脂。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述装置还包括第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔；

所述第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔均固定在壳体中。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述第一蓝光半导体激光器和第二蓝光半导体激光器的波长均为455nm±5nm；

所述第一蓝光半导体激光器和第二蓝光半导体激光器的慢轴发散角均为0.85°。

本实用新型解决了现有技术装调工时较长，成本高的问题。具体有益效果包括：

本实用新型所述的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置，采用分体式，扩束、准直组合整形镜分别固定在调节筒中，依靠机械配合快速调节光学透镜位置实现光束的整形，目前机械加工已经很成熟，很容易满足精度的要求，批量生产中可以高效率的完成调试工作，降低产品的成本。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是具体实施方式所述的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置结构图；

图2是具体实施方式所述的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置剖面图；

图中，1-1为壳体，1-2为密封盖，1-3为平凹镜调节筒，1-4为平凸镜调节筒，1-5为镜头帽，1-6为第一铜压块，1-7第二铜压块，1-8为第一压圈，1-9为第二压圈，2-1为第一蓝光半导体激光器，2-2为第二蓝光半导体激光器，3-1为偏振合束镜，3-2为半波片，3-3为平凹柱面镜，3-4为平凸柱面镜，3-5为聚焦镜，3-6为窗口片，4-1为第一螺钉，4-2为第二螺钉，5-1为第一密封圈，5-2为第二密封圈，6-1为第一通孔，6-2为第二通孔，6-3为第三通孔，6-4为第四通孔。

具体实施方式

下面结合附图将对本实用新型的多种实施方式进行清楚、完整地描述。通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实施方式所述的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置，所述装置包括壳体1-1、密封盖1-2、平凹镜调节筒1-3、平凸镜调节筒1-4、镜头帽1-5、第一蓝光半导体激光器2-1、第二蓝光半导体激光器2-2、偏振合束镜3-1、半波片3-2、平凹柱面镜3-3、平凸柱面镜3-4、聚焦镜3-5和窗口片3-6；

所述密封盖1-2固定在壳体1-1上；

所述平凹镜调节筒1-3插入壳体1-1中；

所述平凸镜调节筒1-4套入平凹镜调节筒1-3上；

所述镜头帽1-5与平凸镜调节筒1-4连接；

所述第一蓝光半导体激光器2-1与第二蓝光半导体激光器2-2十字交叉固定在壳体1-1中；

所述第二蓝光半导体激光器2-2与半波片3-2连接；

所述偏振合束镜3-1固定在壳体1-1中；

所述平凹柱面镜3-3安装在平凹镜调节筒1-3凹槽内；

所述平凸柱面镜3-4安装在平凸镜调节筒1-4凹槽内；

所述聚焦镜3-5固定在平凸镜调节筒1-4凹槽内；

所述窗口片3-6固定在镜头帽1-5凹槽内。

本实施方式中，所述第一蓝光半导体激光器2-1的光轴与壳体1-1长度方向同向，慢轴方向与十字交叉所构成的平面平行；

所述第二蓝光半导体激光器2-2的光轴与壳体1-1长度方向垂直，慢轴方向与十字交叉所构成的平面平行。

本实施方式中，所述半波片3-2快轴方向与第二蓝光半导体激光器2-2快轴方向夹角为45°。

本实施方式中，所述平凹镜调节筒1-3和壳体1-1凹槽配合公差小于0.02mm；

所述平凹镜调节筒1-3和平凸镜调节筒1-4配合公差小于0.02mm。

本实施方式中，所述装置还包括第一压圈1-8、第二压圈1-9、第一密封圈5-1和第二密封圈5-2；

所述第一压圈1-8和第一密封圈5-1将聚焦镜3-5固定在平凸镜调节筒1-4凹槽内；

所述第二压圈1-9和第二密封圈5-2将窗口片3-6固定在镜头帽1-5凹槽内。

本实施方式中，所述装置还包括第一铜压块1-6、第二铜压块1-7、第一螺钉4-1和第二螺钉4-2；

所述第一铜压块1-6和第一螺钉4-1将第一蓝光半导体激光器2-1固定在壳体1-1中；

所述第二铜压块1-7和第二螺钉4-2将第二蓝光半导体激光器2-2固定在壳体1-1中。

本实施方式中，所述壳体1-1、第一蓝光半导体激光器2-1、第二蓝光半导体激光器2-2、第一铜压块1-6和第二铜压块1-7的表面均涂有导热硅脂。

本实施方式中，所述装置还包括第一通孔6-1、第二通孔6-2、第三通孔6-3和第四通孔6-4；

所述第一通孔6-1、第二通孔6-2、第三通孔6-3和第四通孔6-4均固定在壳体1-1中。

本实施方式中，所述第一蓝光半导体激光器2-1和第二蓝光半导体激光器2-2的波长均为455nm±5nm；

所述第一蓝光半导体激光器2-1和第二蓝光半导体激光器2-2的慢轴发散角均为0.85°。

本实施方式基于本实用新型所述的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置，结合图1和图2能更好的理解本实施方式，提供一种实际的实施方式：

第一蓝光半导体激光器2-1和第二蓝光半导体激光器2-2均应用日亚品牌5W～6W规格TO封装结构激光器，波长为455nm±5nm，此款激光器出厂时已安装快轴准直镜，慢轴发散角约为0.85°。

第一蓝光半导体激光器2-1与第二蓝光半导体激光器2-2十字交叉固定在壳体1-1中，其中，第一蓝光半导体激光器2-1光轴与壳体1-1长度方向同向、慢轴方向与十字交叉所构成的平面平行，应用第一铜压块1-6和第一螺钉4-1固定，第一蓝光半导体激光器2-1、壳体1-1、第一铜压块1-6接触面均涂抹导热硅脂以达到更好的散热效果。其中，第二蓝光半导体激光器2-2光轴与壳体1-1长度方向垂直、慢轴方向与十字交叉所构成的平面平行，应用第二铜压块1-7和第二螺钉4-2固定，第二蓝光半导体激光器2-2、壳体1-1、第二铜压块1-7接触面均涂抹导热硅脂以达到更好的散热效果，最后，在第一通孔6-1和第二通孔6-2位置处应用紫外固化胶固定。

第二蓝光半导体激光器2-2出光面前端粘接半波片3-2，半波片3-2快轴方向与第二蓝光半导体激光器2-2快轴方向夹角为45°，应用装调工装进行调整位置，位置确定后应用紫外固化胶固定。

第一蓝光半导体激光器2-1与第二蓝光半导体激光器2-2所发射的光束应用偏振合束镜3-1进行合光，应用装调工装进行调整位置，并配合光斑分析仪检测，位置确定后应用紫外固化胶固定。

密封盖1-2内壁边缘涂抹高温胶，并将其固定在壳体1-1凹槽内，可实现密封固定。

平凹柱面镜3-3安装在平凹镜调节筒1-3凹槽内，紫外固化胶固定。将安装有平凹柱面镜3-3的平凹镜调节筒1-3插入壳体1-1凹槽内，其中，平凹镜调节筒1-3和壳体1-1凹槽配合公差小于0.02mm；通过旋转和伸缩平凹镜调节筒1-3的位置可快速调节平凹柱面镜3-3相对于偏振合束镜3-1的位置，进行对光束的整形。位置确定后在第三通孔6-3位置处应用紫外固化胶固定。

平凸柱面镜3-4安装在平凸镜调节筒1-4凹槽内，紫外固化胶固定。将安装有平凸柱面镜3-4的平凸镜调节筒1-4套入平凹镜调节筒1-3上，其中，平凸镜调节筒1-4和平凹镜调节筒1-3配合公差小于0.02mm；通过旋转和伸缩平凸镜调节筒1-4的位置可快速调节平凸柱面镜3-4相对于平凹柱面镜3-3的位置，进行对光束的准直，配合光斑分析仪检测，使其慢轴发散角和快轴发散角相同。位置确定后在第四通孔6-4位置处应用紫外固化胶固定。

合束后的光束经平凹柱面镜3-3和平凸柱面镜3-4所构成的镜组进行光束整形和准直，之后应用聚焦镜3-5会聚，经过窗口片3-6射出。其中聚焦镜3-5应用第一压圈1-8、第一密封圈5-1固定在平凸镜调节筒1-4凹槽内；窗口片3-6应用第二压圈1-9、第二密封圈5-2固定在镜头帽1-5凹槽内；镜头帽1-5与平凸镜调节筒1-4依靠螺纹连接。

第一蓝光半导体激光器2-1透射偏振合束镜3-1，第二蓝光半导体激光器2-2透射半波片3-2经过偏振合束镜3-1反射，两光束合光后再经过平凹柱面镜3-3、平凸柱面镜3-4整形，整形后的光束经过聚焦镜3-5会聚，透过窗口片3-6射出。其中，平凹柱面镜3-3、平凸柱面镜3-4分别安装在平凹镜调节筒1-3、平凸镜调节筒1-4中，平凹镜调节筒1-3安装在壳体1-1所设置的圆槽中，可进行旋转和轴向移动调节平凹柱面镜3-3相对位置；平凸镜调节筒1-4所设置的圆槽套在平凹镜调节筒1-3上，可进行旋转和轴向移动调节平凸柱面镜3-4相对位置。

以上对本实用新型所提出的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置，其特征在于，所述装置包括壳体（1-1）、密封盖（1-2）、平凹镜调节筒（1-3）、平凸镜调节筒（1-4）、镜头帽（1-5）、第一蓝光半导体激光器（2-1）、第二蓝光半导体激光器（2-2）、偏振合束镜（3-1）、半波片（3-2）、平凹柱面镜（3-3）、平凸柱面镜（3-4）、聚焦镜（3-5）和窗口片（3-6）；

所述密封盖（1-2）固定在壳体（1-1）上；

所述平凹镜调节筒（1-3）插入壳体（1-1）中；

所述平凸镜调节筒（1-4）套入平凹镜调节筒（1-3）上；

所述镜头帽（1-5）与平凸镜调节筒（1-4）连接；

所述第一蓝光半导体激光器（2-1）与第二蓝光半导体激光器（2-2）十字交叉固定在壳体（1-1）中；

所述第二蓝光半导体激光器（2-2）与半波片（3-2）连接；

所述偏振合束镜（3-1）固定在壳体（1-1）中；

所述平凹柱面镜（3-3）安装在平凹镜调节筒（1-3）凹槽内；

所述平凸柱面镜（3-4）安装在平凸镜调节筒（1-4）凹槽内；

所述聚焦镜（3-5）固定在平凸镜调节筒（1-4）凹槽内；

所述窗口片（3-6）固定在镜头帽（1-5）凹槽内。

2.根据权利要求1所述的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置，其特征在于，所述第一蓝光半导体激光器（2-1）的光轴与壳体（1-1）长度方向同向，慢轴方向与十字交叉所构成的平面平行；

所述第二蓝光半导体激光器（2-2）的光轴与壳体（1-1）长度方向垂直，慢轴方向与十字交叉所构成的平面平行。

3.根据权利要求1所述的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置，其特征在于，所述半波片（3-2）快轴方向与第二蓝光半导体激光器（2-2）快轴方向夹角为45°。

4.根据权利要求1所述的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置，其特征在于，所述平凹镜调节筒（1-3）和壳体（1-1）凹槽配合公差小于0.02mm；

所述平凹镜调节筒（1-3）和平凸镜调节筒（1-4）配合公差小于0.02mm。

5.根据权利要求1所述的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置，其特征在于，所述装置还包括第一压圈（1-8）、第二压圈（1-9）、第一密封圈（5-1）和第二密封圈（5-2）；

所述第一压圈（1-8）和第一密封圈（5-1）将聚焦镜（3-5）固定在平凸镜调节筒（1-4）凹槽内；

所述第二压圈（1-9）和第二密封圈（5-2）将窗口片（3-6）固定在镜头帽（1-5）凹槽内。

6.根据权利要求1所述的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置，其特征在于，所述装置还包括第一铜压块（1-6）、第二铜压块（1-7）、第一螺钉（4-1）和第二螺钉（4-2）；

所述第一铜压块（1-6）和第一螺钉（4-1）将第一蓝光半导体激光器（2-1）固定在壳体（1-1）中；

所述第二铜压块（1-7）和第二螺钉（4-2）将第二蓝光半导体激光器（2-2）固定在壳体（1-1）中。

7.根据权利要求6所述的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置，其特征在于，所述壳体（1-1）、第一蓝光半导体激光器（2-1）、第二蓝光半导体激光器（2-2）、第一铜压块（1-6）和第二铜压块（1-7）的表面均涂有导热硅脂。

8.根据权利要求1所述的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置，其特征在于，所述装置还包括第一通孔（6-1）、第二通孔（6-2）、第三通孔（6-3）和第四通孔（6-4）；

所述第一通孔（6-1）、第二通孔（6-2）、第三通孔（6-3）和第四通孔（6-4）均固定在壳体（1-1）中。

9.根据权利要求1所述的一种快速调试蓝光半导体激光器光学装置，其特征在于，所述第一蓝光半导体激光器（2-1）和第二蓝光半导体激光器（2-2）的波长均为455nm±5nm；

所述第一蓝光半导体激光器（2-1）和第二蓝光半导体激光器（2-2）的慢轴发散角均为0.85°。

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