RU188812U1 - Излучающий сумматор - Google Patents
Излучающий сумматор Download PDFInfo
- Publication number
- RU188812U1 RU188812U1 RU2018146802U RU2018146802U RU188812U1 RU 188812 U1 RU188812 U1 RU 188812U1 RU 2018146802 U RU2018146802 U RU 2018146802U RU 2018146802 U RU2018146802 U RU 2018146802U RU 188812 U1 RU188812 U1 RU 188812U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- plane parallel
- radiators
- optical
- array
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 42
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 37
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 101150115489 MPK7 gene Proteins 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0916—Adapting the beam shape of a semiconductor light source such as a laser diode or an LED, e.g. for efficiently coupling into optical fibers
- G02B27/0922—Adapting the beam shape of a semiconductor light source such as a laser diode or an LED, e.g. for efficiently coupling into optical fibers the semiconductor light source comprising an array of light emitters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0938—Using specific optical elements
- G02B27/095—Refractive optical elements
- G02B27/0955—Lenses
- G02B27/0966—Cylindrical lenses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Излучающий сумматор содержит линейку лазерных диодов, коллимирующую систему и средство суммирования и фокусирования излучения. Коллимирующая система содержит общую для всех источников цилиндрическую линзу с положительной оптической силой в плоскости, параллельной короткой стороне излучателей, и массив цилиндрических линз, расположенных напротив излучающих площадок и имеющих положительную оптическую силу в плоскости, параллельной длинной стороне излучателей. Средство суммирования и фокусирования излучения содержит массив наклонных торических зеркал для ввода излучения в оптическое волокно под углом, не превышающим его числовую апертуру. Каждое зеркало расположено напротив отдельного излучателя на расстоянии друг от друга и с перемененным шагом в направлении излучения. Зеркала выполнены с одинаковыми радиусами кривизны в плоскости, параллельной короткой стороне излучателей, и с различными радиусами и углами наклона в плоскости, параллельной длинной стороне излучателей. Технический результат - уменьшение габаритов и количества оптических элементов, снижение энергетических потерь при прохождении излучения оптической системы и ввода излучения в оптическое волокно. 2 ил.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к сумматорам оптического излучения для линеек лазерных диодов, которые могут быть использованы в качестве источника излучения в лазерных приборах.
Известна оптическая система, патент РФ №2182346, «сумматор оптического излучения» МПК7 G02B 27/09, H01S 5/40), включающая в себя коллимирующие объективы и систему оптических клиньев, выполненную из четного количества пар оптических клиньев, закрепленных на несущей пластине, выполненной из материала с коэффициентом линейного расширения, согласованным с коэффициентом линейного расширения материала оптических клиньев.
Недостатками приведенной системы являются небольшое количество источников (6 излучателей), излучение от которых может быть введено в оптическое волокно, большие габаритные размеры.
Известна оптическая система Junhong Yu, Linhui Guo, Hualing Wu, Zhao Wang, Songxin Gao, And Deyong Wu «Optimization of beam transformation system for laser-diode bars» OPTICS EXPRESS 19728, Vol.24, No. 17, 22 Aug 2016), включающая в себя коллимирующую цилиндрическую линзу, массив наклоненных цилиндрических линз и фокусирующую линзу.
Недостатками приведенной системы являются небольшое количество источников (9 излучателей), излучение от которых может быть введено в оптическое волокно, и оптическая эффективность системы 46,8%.
Наиболее близким по техническому решению оптическая система патент РФ №2172972, «Излучающий сумматор» МПК7 G02B27/09 H01S5/40, который принят авторами за прототип.
Излучающий сумматор-прототип включает излучающие источники с излучающими полосками и отображающее средство, расположенное между источниками и выходом сумматора и содержащее средство формирования излучения. В средство формирования введено оптическое средство суммирования излучения, выполненное в виде призмы, имеющей входную грань, расположенную перпендикулярно оптическим осям пучков излучения, и отражающие грани, после отражения от которых оптические оси пучков излучения расположены параллельно в плоскости, параллельной коротким сторонам излучающих полосок, с возможностью частичного перекрытия пучков излучения. Средства коллимирования излучения в плоскостях, параллельных коротким сторонам соответствующих излучающих полосок, размещены со стороны излучающих источников для каждого из них. Общее средство коллимирования излучения в плоскости, параллельной длинным сторонам полосок, помещено после оптического средства суммирования излучения, а также включает средство фокусировки излучения, установленное после общего средства коллимирования излучения
Недостатками приведенной системы являются большое количество оптических элементов, которые приводят к большим габаритным размерам и энергетическим потерям.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, - создание оптической системы суммирования излучения от всей линейки лазерных диодов и ввода суммированного излучения в оптическое волокно с уменьшенным количеством элементов и уменьшенными потерями излучения.
Решение указанной задачи достигается тем, что в оптическую систему, состоящую из источников излучения (лазерных диодов), объединенные в линейку с различной расходимостью в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях, соответствующих большей и меньшей сторонам излучающих полосок, коллимирующей системы состоящей из общей для всех источников цилиндрической линзы для коллимации излучения в плоскости параллельной короткой стороне излучателей и массива цилиндрических линз, каждая линза из массива расположена напротив отдельной излучающей площадки и предназначена для коллимации излучения в плоскости параллельной длинной стороне излучателей, вводится средство суммирования и фокусирования излучения представляющее собой массив наклонных торических зеркал.
Общая цилиндрическая линза имеет положительную оптическую силу в плоскости параллельной короткой стороне излучателей, каждая цилиндрическая линза из массива имеет положительную оптическую силу в плоскости параллельной длинной стороне излучателей. Все цилиндрические линзы выполнены из материала с высоким значением показателя преломления n>1.7. Добавление в оптическую схему массива наклонных торических зеркал, расположенных на расстоянии друг от друга, позволяет сфокусировать излучение от каждого источника и ввести в оптическое волокно без использования дополнительных оптических элементов, повышающих потери излучения.
Указанная совокупность признаков позволяет получить необходимое и достаточное количество элементов оптической схемы, позволяющее создать оптическую систему с уменьшенными потерями оптического излучения, за счет отсутствия большого количества оптических элементов с высокими потерями.
Сущность изобретения поясняется фигурами в двух взаимно перпендикулярных плоскостях: на фигуре 1 в плоскости параллельной длинной стороне излучателей, на фигуре 2 в плоскости параллельной короткой стороне излучателей.
Устройство содержит (фиг. 1) источники излучения 1, объединенные в линейку лазерных диодов, с отношением длин сторон излучающей области каждого источника порядка 1:100, находящуюся в передней фокальной плоскости последовательно расположенных по ходу луча общей цилиндрической линзы 2 с положительной оптической силой в плоскости параллельной короткой стороне излучателей, массива одинаковых цилиндрических линз 3 с положительной оптической силой в плоскости параллельной длинной стороне излучателей. Также устройство содержит систему наклонных торических зеркал 4, каждое зеркало расположено напротив отдельного излучателя на равном расстоянии друг от друга и перемененным шагом в направлении излучения для уплотнения пучка, с одинаковыми радиусами кривизны в плоскости параллельной короткой стороне излучателей, и различными радиусами и углами наклона в плоскости параллельной длинной стороне излучателей, служащих для ввода излучения в многомодовое оптическое волокно под углом, не превышающим числовую апертуру последнего. Для увеличения эффективности оптической системы на цилиндрические линзы нанесены просветляющие покрытия для соответствующего излучателям спектрального диапазона и высокоотражающее покрытие на торические зеркала (коэффициент отражения R более 99%).
Устройство работает следующим образом: при включении лазерные пучки от источников, объединенные в линейку, проходя через общую для всех источников цилиндрическую линзу, коллимируются в плоскости параллельной короткой стороне излучателей, далее каждый из пучков проходит через соответствующую каждому излучателю цилиндрическую линзу и коллимируется в плоскости параллельной длинной стороне излучателей, при этом минимизируется остаточная расходимость лазерных пучков. Далее каждый коллимированный лазерный пучок, благодаря расположению и форме торических зеркал, перенаправляется советующим зеркалом на торец оптического волокна.
Система рассчитана и экспериментально проверена для линейки лазерных диодов, состоящей из 19 излучателей с размерами каждой излучающей области 1 мкм × 100 мкм и периодом 500 мкм. Радиусы кривизны первой общей цилиндрической линзы составили r=-0.48 мм, радиусы кривизны массива одинаковых цилиндрических линз составил r=-1.19 мм, каждое зеркало расположено напротив отдельного излучателя на расстоянии друг от друга с шагом 0,5 и перемененным шагом от 0,05 до 0,15 мм в направлении излучения для уплотнения пучка, с одинаковыми радиусами кривизны -15<r<-20 мм в плоскости параллельной короткой стороне излучателей, и различными радиусами от -20 до -45 мм и углами наклона от 40° до 50° в плоскости параллельной длинной стороне излучателей, служащих для ввода излучения в оптическое волокно с диаметром более 100 мкм и числовой апертурой 0.22. Примером конкретной реализации предлагаемой полезной модели является оптическая система с энергетическими потерями менее 4%.
Техническим преимуществом предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом является
уменьшение габаритов;
уменьшение количество элементов;
уменьшение энергетических потерь. Реализация технических преимуществ оптической системы предлагаемой полезной модели повышает его выходную оптическую мощность лазерного модуля.
Claims (1)
- Излучающий сумматор, содержащий источники излучения - лазерные диоды, объединенные в линейку, коллимирующую систему и средство суммирования и фокусирования излучения, отличающийся тем, что коллимирующая система содержит общую для всех источников цилиндрическую линзу с положительной оптической силой в плоскости, параллельной короткой стороне излучателей для коллимации излучения в данной плоскости, и массив цилиндрических линз, каждая линза из массива расположена напротив отдельной излучающей площадки и имеет положительную оптическую силу в плоскости, параллельной длинной стороне излучателей, и предназначена для коллимации излучения в данной плоскости; средство суммирования и фокусирования излучения представляет собой массив наклонных торических зеркал, каждое зеркало расположено напротив отдельного излучателя на расстоянии друг от друга и перемененным шагом в направлении излучения для уплотнения пучка, с одинаковыми радиусами кривизны в плоскости, параллельной короткой стороне излучателей, и различными радиусами и углами наклона, в плоскости параллельной длинной стороне излучателей, служащих для ввода излучения в оптическое волокно под углом, не превышающим числовую апертуру последнего.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146802U RU188812U1 (ru) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Излучающий сумматор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146802U RU188812U1 (ru) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Излучающий сумматор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU188812U1 true RU188812U1 (ru) | 2019-04-24 |
Family
ID=66314949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018146802U RU188812U1 (ru) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Излучающий сумматор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU188812U1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2172972C1 (ru) * | 2000-01-27 | 2001-08-27 | РЕЙТЭК Лазер Индастрис Лтд. | Излучающий сумматор |
US20020025096A1 (en) * | 2000-08-23 | 2002-02-28 | Zhijiang Wang | Optical coupling system |
US6504650B1 (en) * | 1999-10-19 | 2003-01-07 | Anthony J. Alfrey | Optical transformer and system using same |
US20050068633A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-03-31 | Paul Grenier | Apparatus for reshaping an optical beam bundle |
CN102809822A (zh) * | 2012-08-22 | 2012-12-05 | 温州泛波激光有限公司 | 一种激光二极管阵列的光束耦合聚焦装置 |
-
2018
- 2018-12-27 RU RU2018146802U patent/RU188812U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6504650B1 (en) * | 1999-10-19 | 2003-01-07 | Anthony J. Alfrey | Optical transformer and system using same |
RU2172972C1 (ru) * | 2000-01-27 | 2001-08-27 | РЕЙТЭК Лазер Индастрис Лтд. | Излучающий сумматор |
US20020025096A1 (en) * | 2000-08-23 | 2002-02-28 | Zhijiang Wang | Optical coupling system |
US20050068633A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-03-31 | Paul Grenier | Apparatus for reshaping an optical beam bundle |
CN102809822A (zh) * | 2012-08-22 | 2012-12-05 | 温州泛波激光有限公司 | 一种激光二极管阵列的光束耦合聚焦装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9596034B2 (en) | High brightness dense wavelength multiplexing laser | |
KR101774409B1 (ko) | 레이저 광원, 파장 변환 광원, 합광 광원 및 프로젝션 시스템 | |
CN105428996A (zh) | 基于多光栅结构的半导体激光器合束装置及合束方法 | |
JPWO2002082163A1 (ja) | 半導体レーザ装置およびそれを用いた固体レーザ装置 | |
CN101833150A (zh) | 一种大功率半导体激光器光纤耦合模块 | |
JPH10510933A (ja) | 複数のダイオードレーザアレイの放射光の集束及び整形のための装置 | |
CN105207054A (zh) | 新型多单管半导体激光器光纤耦合模块 | |
CN104953465B (zh) | 基于空间频谱分割处理的激光二极管阵列光束的匀化装置 | |
RU188812U1 (ru) | Излучающий сумматор | |
US20170299875A1 (en) | Single-emitter line beam system | |
CN112103768B (zh) | 一种半导体激光器 | |
CN114465075A (zh) | 一种产生一字线组的一字线激光器 | |
RU2699944C1 (ru) | Оптическая система формирования и наведения лазерного излучения | |
JPH1039250A (ja) | フラットビームを成形する装置 | |
CN112310800A (zh) | 一种紧凑式光纤耦合输出半导体激光器 | |
CN221447692U (zh) | 半导体激光器模组及半导体激光器 | |
CN205539734U (zh) | 一种大功率半导体激光器线阵束参积调整的装置 | |
CN213341081U (zh) | 一种半导体激光器 | |
CN115173219B (zh) | 一种高亮度半导体激光模块 | |
CN111916977B (zh) | 一种激光光谱合成系统 | |
RU100306U1 (ru) | Оптический сумматор излучения | |
RU2714781C1 (ru) | Способ поперечной накачки рабочей среды лазера | |
CN216981122U (zh) | 一种双一字线激光装置 | |
CN216958844U (zh) | 一种产生一字线组的激光装置 | |
RU2715083C1 (ru) | Оптическая система формирования и наведения лазерного пучка |