CN220964053U - 一种匀化输出的半导体激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于半导体激光器领域，具体公开了一种匀化输出的半导体激光器，包括壳体；所述壳体内部呈阶梯状分布，其不同高度的台阶面均分布有不同的激光发射单元，激光发射单元发射出的激光通过多个准直透镜组进行准直，经由反射镜改变激光传播方向并汇聚在聚焦透镜表面耦合进入光纤，反射镜通过改变不同台阶高度分布的激光发射单元发射的激光在聚焦透镜前的排布来使得所有发射激光进入光纤的发散角度一致；本实用新型提供的半导体激光器通过内部空间耦合的方式减弱散斑现象的发生频率和严重程度，相比较于传统技术，本实用新型提供的半导体激光器没有需要作用于外部的机械扰动和多光纤之间的捆绑装置，存在体积小、成本低、易于改装的优势。

Description

一种匀化输出的半导体激光器

技术领域

本实用新型涉及半导体激光器领域，具体为一种匀化输出的半导体激光器。

背景技术

耦合半导体激光器广泛应用于照明领域，但是由于半导体激光器采用空间合束方案，导致每一束耦合进光纤的光束都存在不同的角度。经过光纤传输后，出射光斑也会根据入射角度依次排列。同一束光斑在光纤传输时就会存在相干叠加，形成明暗分布的散斑现象，从而影响照明的效果。

散斑的产生原因是由于激光器发出的光束本身具有较强的干涉性，目前的空间耦合的光学方案基本是基于光斑的空间排布，相同的光束之间相对光轴依次NA增大，光斑与光斑之间并不重叠。所以每一束光斑干涉产生的弥散分布均清晰的表现这照射物体的表面；

在从目前的研究结果中可以看出，传统主要采取两种方式抑制散斑现象的出现。

一种是通过控制外部的高频机械扰动来实现输出光束的时间相位差进行改善散斑现象，由于光束的相位随着时间改变的而发生高频变化，照射在物体表面因干涉形成的散斑也不断随着时间而变化，进而有效地减弱散斑造成的影响。

其缺点是该类方式需要高频率的机械扰动达到减弱散斑的影响，导致其本身存在空间结构大并且复杂，需要外部的电磁场等施加影响，易发生损毁。

另一种改善散斑的方式为多个半导体激光器之间进行光纤的捆绑，通过多个光纤的捆绑将不同激光器发射出来的光束汇聚在一起，各个半导体激光器发射出来的光束具有不同的空间相位差和相同的发散角度，各激光器光斑重叠在一起，从整体上减弱散斑的严重程度和发生频率。

其缺点在于消除散斑的方式是使用多个半导体激光器进行光纤捆绑的方式，导致其内部结构复杂，光纤连接处容易发热，不易组装，容易损毁等

由此，我们提出一种匀化输出的半导体激光器，用以解决耦合激光器的散斑问题，提高照明的光斑质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种匀化输出的半导体激光器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种匀化输出的半导体激光器，包括壳体内部设置存在不同高度的台阶面，所述台阶面上设置有若干激光发射单元，所述激光发射单元A和激光发射单元B分布在同一高度的台阶面表面，激光发射单元C和激光发射单元D分布在另一个与激光发射单元A和激光发射单元B具有高度差的台阶面表面。

优选的，所述壳体内部的激光发射单元均存在对应的准直光学件，所述准直光学件包括快轴准直聚焦透镜和慢轴准直聚焦透镜，所述快轴准直聚焦透镜均紧贴在激光发射单元发光腔面，而慢轴准直聚焦透镜位于各个激光发射单元的出光方向上，激光发射单元的发光区域位于快轴准直聚焦透镜和慢轴准直聚焦透镜的焦点处。

优选的，所述慢轴准直聚焦透镜后方固定有反射镜a反射镜b、反射镜c和反射镜d，所述反射镜a反射镜b位于同一台阶面高度处，反射镜c和反射镜d位于另一不同高度的台阶面高度处。

优选的，所述反射镜a在慢轴水平方向上与激光发射单元A的距离与反射镜c在慢轴水平方向上与激光发射单元C的距离相同，所述反射镜b在慢轴水平方向上与激光发射单元B的距离与反射镜d在慢轴水平方向上与激光发射单元D的距离相同，且反射镜a和反射镜b在慢轴方向上紧密排布，反射镜c和反射镜d在慢轴方向上紧密排布。

优选的，所述壳体内部在反射镜a、反射镜b、反射镜c和反射镜d的反射光路方向上设置有聚焦透镜。

优选的，所述壳体内部位于聚焦透镜光路方向末端设置有光纤。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的半导体激光器通过内部空间耦合的方式减弱散斑现象的发生频率和严重程度，相比较于传统技术，本实用新型提供的半导体激光器没有需要作用于外部的机械扰动或者多光纤之间的捆绑装置，存在体积小、成本低、易于改装的优势，同时使壳体内部的激光单元发射出的多个光束同时进行非相干叠加，从而达到良好的减弱光斑的效果。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种匀化输出的半导体激光器的整体的俯视图；

图2为本实用新型提供的一种匀化输出的半导体激光器的激光单元的正视图。

图中：1、壳体；2、台阶面；3、激光发射单元A；4、激光发射单元B；5、激光发射单元C；6、激光发射单元D；7、快轴准直聚焦透镜；8、慢轴准直聚焦透镜；9、反射镜a；10、反射镜b；11、反射镜c；12、反射镜d；13、聚焦透镜；14、光纤。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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，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。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

请参阅图1-图2，本实用新型提供一种技术方案：一种匀化输出的半导体激光器，包括壳体1；所述壳体1内部的台阶面2呈阶梯状分布，其不同高度的台阶面均分布有不同的激光发射单元A、激光发射单元B、激光发射单元C和激光发射单元D，所述激光发射单元A3和激光发射单元B4分布于台阶面2上部，并且激光发射单元A3和激光发射单元B4处于同一水平面上，激光发射单元C5和激光发射单元D6分布于台阶面2下部，并且激光发射单元C5和激光发射单元D6处于同一水平面上，激光发射单元A3和激光发射单元D6安装固定于台阶面的两端。

所述壳体1内部台阶面2表面分布的激光发射单元A3、激光发射单元B4、激光发射单元C5、激光发射单元D6的后方均存在准直光学件，所述准直光学件包括快轴准直聚焦透镜7和慢轴准直聚焦透镜8，所述快轴准直聚焦透镜7均紧贴在激光发射单元发光腔面，而慢轴准直聚焦透镜8则位于各个激光发射单元的出光方向上，激光发射单元的发光区域位于快轴准直聚焦透镜7和慢轴准直聚焦透镜8的焦点处，所述快轴准直聚焦透镜7能够使各个激光发射单元发射的光束在快轴方向上进行准直，所述慢轴准直聚焦透镜8能够使各个激光发射单元发射的光束在慢轴方向上进行准直；

所述壳体1内部位于慢轴聚焦透镜8后端固定有反射镜a9、反射镜b10、反射镜c11、反射镜d12，并且反射镜a9、反射镜b10、反射镜c11、反射镜d12分别与激光发射单元A3、激光发射单元B4、激光发射单元C5和激光发射单元D6高度对应，即反射镜a9和反射镜b10处于同一高度，反射镜c11和反射镜d12也处于高度处，所述反射镜a9与反射镜c11距离激光发射单元A3与激光发射单元C5的慢轴水平距离相同，反射镜b10和反射镜d12距离激光发射单元B4与激光发射单元D6的慢轴水平距离相同；同时反射镜a9和反射镜b10在慢轴方向上紧密分布排列，反射镜c11和反射镜d12在慢轴方向上紧密分布排列；从而使激光发射单元A3和激光发射单元B4发射出的激光光束在慢轴方向上呈现左右对称分布且紧密相接，激光发射单元C5和激光发射单元D6发射的激光光束在慢轴方向上呈现左右对称分布且紧密相接；激光发射单元A3和激光发射单元C5发射的激光光束在快轴方向上呈现上下对称分布，激光发射单元B4和激光发射单元D6发射的激光光束在快轴方向上呈现上下对称分布；

所述壳体1内部的激光发射单元发射的激光光束在经由反射镜a9、b10、c11、d12改变传播方向后，在其发射光路上设置有聚焦透镜13；

所述壳体1内部位于聚焦透镜13光路方向末端设置有光纤14；反射光线经聚焦透镜13聚焦汇聚后进入光纤14，并在入射光纤14的入光端面时呈现4条激光光束在快慢轴方向上均匀对称分布。

本文中提供的半导体激光器匀化输出的方式可拓展到其他通过壳体1内部结构的改变来使各个激光发射单元之间进行非相干叠加，包括但不限于合束器等方式。

本文中提供的半导体激光器匀化输出的方式可拓展到通过改变激光发射单元的波长或者型号来进行空间合束。

如图1-图2所示，本实用新型的一种匀化输出的半导体激光器，在工作时，由壳体1内部不同台阶面2的激光发射单元A3、激光发射单元B4、激光发射单元C5和激光发射单元D6发射光束，光束经过快轴准直聚焦透镜7和慢轴准直聚焦透镜8，其中，快轴准直透镜7和慢轴准直透镜8分别将光束在快轴方向和慢轴方向上进行准直，而后射入相对应设置的反射镜a9、反射镜b10、反射镜c11、反射镜d12内，由反射镜a9、反射镜b10、反射镜c11、反射镜d12反射镜改变传输方向，并使每个光束在空间上存在相位差，而后经聚焦透镜13后聚焦汇聚，最终耦合进入光纤14，通过光纤14出射的每个激光发射单元的光束以相同的发散角度进行非相干叠加。

在上述过程中，可通过改变反射镜a9、反射镜b10、反射镜c11、反射镜d12的分布位置控制不同光束进入光纤14内部的发散角，使所有光束在快轴和慢轴方向上均具有相同的发散角数值，最后经由光纤14全反射出来的光束在存在不同空间相位差的同时可以存在相同的发散角，从而减弱激光光源在使用的过程中存在激光干涉性强而导致的散斑现象，有效的减弱散斑现象的发生频率和严重程度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种匀化输出的半导体激光器，其特征在于：包括壳体(1)内部设置存在不同高度的台阶面(2)，所述台阶面(2)上设置有若干激光发射单元，所述激光发射单元A(3)和激光发射单元B(4)分布在同一高度的台阶面(2)表面，激光发射单元C(5)和激光发射单元D(6)分布在另一个与激光发射单元A(3)和激光发射单元B(4)具有高度差的台阶面(2)表面。

2.根据权利要求1所述的一种匀化输出的半导体激光器，其特征在于：所述壳体(1)内部的激光发射单元均存在对应的准直光学件，所述准直光学件包括快轴准直聚焦透镜(7)和慢轴准直聚焦透镜(8)，所述快轴准直聚焦透镜(7)均紧贴在激光发射单元发光腔面，而慢轴准直聚焦透镜(8)位于各个激光发射单元的出光方向上，激光发射单元的发光区域位于快轴准直聚焦透镜(7)和慢轴准直聚焦透镜(8)的焦点处。

3.根据权利要求2所述的一种匀化输出的半导体激光器，其特征在于：所述慢轴准直聚焦透镜(8)后方固定有反射镜a(9)反射镜b(10)、反射镜c(11)和反射镜d(12)，所述反射镜a(9)反射镜b(10)位于同一台阶面(2)高度处，反射镜c(11)和反射镜d(12)位于另一不同高度的台阶面(2)高度处。

4.根据权利要求3所述的一种匀化输出的半导体激光器，其特征在于：所述反射镜a(9)在慢轴水平方向上与激光发射单元A(3)的距离与反射镜c(11)在慢轴水平方向上与激光发射单元C(5)的距离相同，所述反射镜b(10)在慢轴水平方向上与激光发射单元B(4)的距离与反射镜d(12)在慢轴水平方向上与激光发射单元D(6)的距离相同，且反射镜a(9)和反射镜b(10)在Y轴方向上紧密排布，反射镜c(11)和反射镜d(12)在Y轴方向上紧密排布。

5.根据权利要求4所述的一种匀化输出的半导体激光器，其特征在于：所述壳体(1)内部在反射镜a(9)、反射镜b(10)、反射镜c(11)和反射镜d(12)的反射光路方向上设置有聚焦透镜(13)。

6.根据权利要求5所述的一种匀化输出的半导体激光器，其特征在于：所述壳体(1)内部位于聚焦透镜(13)光路方向末端设置有光纤(14)。