一種用于大功率半導(dǎo)體激光器的合束輸出耦合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及屬于激光技術(shù)應(yīng)用設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種高功率半導(dǎo)體激光器合束輸出耦合裝置。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]半導(dǎo)體激光器又稱激光二極管，是用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的激光器，它具有體積小、重量輕、可靠性高、使用壽命長、功耗低的優(yōu)點，在激光通信、光存儲、光陀螺、激光打印、測距以及雷達(dá)等領(lǐng)域獲得了較為廣泛的應(yīng)用，但在高功率光纖輸出激光加工應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展相對不盡如人意，其主要原因是半導(dǎo)體激光器的光束質(zhì)量較差，所以提高半導(dǎo)體激光器的光束質(zhì)量、亮度和功率為當(dāng)下重要的研宄方向。為實現(xiàn)半導(dǎo)體激光器的高功率光纖輸出，目前普遍采用的技術(shù)是激光合束技術(shù)，它是一種能改善光束質(zhì)量、增加輸出功率、提高功率密度的過程，常用的合束方法有偏振合束，波長合束和空間合束，其主要合束處理流程大致如下:快軸準(zhǔn)直一慢軸準(zhǔn)直(一光束整型)一平面鏡或棱鏡反射一凸透鏡聚焦一光纖耦合，如專利申請?zhí)枮?CN201010174581.2、CN201310748945.7、CN201520045376.4 等的專利，其每一個單管就要對應(yīng)一套鏡片，而且每個鏡片都要配備較為精密的調(diào)節(jié)裝置，本來半導(dǎo)體激光器體積較小，但這些鏡片及其調(diào)節(jié)裝置占了很大的空間，使設(shè)備體積增加較大，而且由于鏡片較多，導(dǎo)致調(diào)節(jié)裝置也變得非常復(fù)雜，也讓整個裝置的可調(diào)性和工作穩(wěn)定性變差，以至于好多方案目前也只是在實驗室階段，要想轉(zhuǎn)化為商品化成果很難。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對以上問題，本發(fā)明為一種用于大功率半導(dǎo)體激光器的合束輸出耦合裝置，本裝置簡化了半導(dǎo)體激光器合束輸出耦合系統(tǒng)，提高了裝置的可調(diào)性和工作穩(wěn)定性，為大功率半導(dǎo)體激光器設(shè)備制造和批量生產(chǎn)提供了一種新的可行方案，為達(dá)此目的，本發(fā)明提供一種用于大功率半導(dǎo)體激光器的合束輸出耦合裝置，包括耦合裝置殼體、二維線陣半導(dǎo)體激光器、快軸準(zhǔn)直鏡組、慢軸準(zhǔn)直鏡組和合束輸出耦合裝置，所述耦合裝置殼體內(nèi)有二維線陣半導(dǎo)體激光器、快軸準(zhǔn)直鏡組、慢軸準(zhǔn)直鏡組和合束輸出耦合裝置，所述二維線陣半導(dǎo)體激光器由至少2個一維線陣半導(dǎo)體激光器疊加放置而成，所述二維線陣半導(dǎo)體激光器的每個一維線陣半導(dǎo)體激光器前有一個快軸準(zhǔn)直鏡和一個慢軸準(zhǔn)直鏡，所述快軸準(zhǔn)直鏡組由至少2個快軸準(zhǔn)直鏡組成，所述慢軸準(zhǔn)直鏡組由至少2個慢軸準(zhǔn)直鏡組成，所述慢軸準(zhǔn)直鏡在快軸準(zhǔn)直鏡前方，每個慢軸準(zhǔn)直鏡由至少2個柱透鏡成排聯(lián)接而成，每個柱透鏡對應(yīng)一維線陣半導(dǎo)體激光器的一個單管半導(dǎo)體激光器，所述合束輸出耦合裝置包括內(nèi)圓錐鏡、石英半球透鏡、光束整形聚焦透鏡組和光纖，所述內(nèi)圓錐鏡在慢軸準(zhǔn)直鏡前方，所述慢軸準(zhǔn)直鏡與內(nèi)圓錐鏡底面相對應(yīng)，所述內(nèi)圓錐鏡的頂端抵住石英半球透鏡的端面，所述石英半球透鏡的半球形端面前方有光束整形聚焦透鏡組，所述光纖一端的端部在光束整形聚焦透鏡組前方。
[0006]作為本發(fā)明進一步改進，所述內(nèi)圓錐鏡的頂端開有直徑0.5-lmm的孔，其底面孔直徑越小、高越大，從錐頂小孔輸出的功率占比越大，孔徑一般為0.5-lmm。
[0007]作為本發(fā)明進一步改進，所述內(nèi)圓錐鏡底面為有縫反射鏡，為提高輸出功率，內(nèi)圓錐鏡底面可采用有縫反射鏡。
[0008]作為本發(fā)明進一步改進，所述內(nèi)圓錐鏡的頂端與石英半球透鏡的球心位置重復(fù)，所述石英半球透鏡底面與內(nèi)圓錐鏡中心線方向垂直，為了保證激光出光效果，內(nèi)圓錐鏡的頂端與石英半球透鏡的球心位置盡可能保持重復(fù)，石英半球透鏡底面與內(nèi)圓錐鏡中心線方向盡可能垂直。
[0009]本發(fā)明提出了一種半導(dǎo)體激光器合束輸出耦合裝置，該裝置對入射光的平行度要求不是太高，它采用頂角很小的內(nèi)圓錐鏡面反射，并將從錐頂出射的光線經(jīng)石英半球透鏡球心沿徑向射出，再經(jīng)光束整形聚焦透鏡組耦合進入輸出光纖實現(xiàn)高功率輸出；該裝置對內(nèi)圓錐鏡之前的鏡片或鏡片組位置精度要求不高，所以需要精密調(diào)整的主要是內(nèi)圓錐鏡、石英半球透鏡和光束整形聚焦透鏡組，這有效簡化了裝置的調(diào)節(jié)機構(gòu)，提高了裝置的可調(diào)性和工作穩(wěn)定性。
[0010]
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明一維線陣半導(dǎo)體激光器快慢軸準(zhǔn)直示意圖；
圖2為本發(fā)明半導(dǎo)體激光器合束輸出耦合裝置示意圖；
圖3為本發(fā)明石英半球透鏡折射輸出示意圖；
圖4為本發(fā)明內(nèi)圓錐鏡內(nèi)部光路示意圖；
具體部件名稱如下:
1、一維線陣半導(dǎo)體激光器；2、二維線陣半導(dǎo)體激光器；
3、快軸準(zhǔn)直鏡；4、慢軸準(zhǔn)直鏡；
5、內(nèi)圓錐鏡；6、石英半球透鏡；
7、光束整形聚焦透鏡組；8、光纖；
9、石英半球透鏡輸入光線；10、石英半球透鏡星形輸出光線；
I1、內(nèi)圓錐鏡底面。
[0012]
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖和實施例對發(fā)明做詳細(xì)的說明:
本發(fā)明為一種用于大功率半導(dǎo)體激光器的合束輸出耦合裝置，本裝置簡化了半導(dǎo)體激光器合束輸出耦合系統(tǒng)，提高了裝置的可調(diào)性和工作穩(wěn)定性，為大功率半導(dǎo)體激光器設(shè)備制造和批量生產(chǎn)提供了一種新的可行方案。
[0014]作為本發(fā)明一種具體實施例，本發(fā)明提供一種用于大功率半導(dǎo)體激光器的合束輸出耦合裝置，包括耦合裝置殼體、二維線陣半導(dǎo)體激光器2、快軸準(zhǔn)直鏡組、慢軸準(zhǔn)直鏡組和合束輸出耦合裝置，所述耦合裝置殼體內(nèi)有二維線陣半導(dǎo)體激光器2、快軸準(zhǔn)直鏡組、慢軸準(zhǔn)直鏡組和合束輸出耦合裝置，所述二維線陣半導(dǎo)體激光器2由至少2個一維線陣半導(dǎo)體激光器I疊加放置而成，所述二維線陣半導(dǎo)體激光器2的每個一維線陣半導(dǎo)體激光器I前有一個快軸準(zhǔn)直鏡3和一個慢軸準(zhǔn)直鏡4，所述快軸準(zhǔn)直鏡組由至少2個快軸準(zhǔn)直鏡3組成，所述慢軸準(zhǔn)直鏡組由至少2個慢軸準(zhǔn)直鏡4組成，所述慢軸準(zhǔn)直鏡4在快軸準(zhǔn)直鏡3前方，每個慢軸準(zhǔn)直鏡4由至少2個柱透鏡成排聯(lián)接而成，每個柱透鏡對應(yīng)一維線陣半導(dǎo)體激光器I的一個單管半導(dǎo)體激光器，所述合束輸出耦合裝置包括內(nèi)圓錐鏡5、石英半球透鏡6、光束整形聚焦透鏡組7和光纖8，所述內(nèi)圓錐鏡5在慢軸準(zhǔn)直鏡4前方，所述慢軸準(zhǔn)直鏡4與內(nèi)圓錐鏡底面11相對應(yīng)，所述內(nèi)圓錐鏡5的頂端抵住石英半球透鏡6的端面，所述石英半球透鏡6的半球形端面前方有光束整形聚焦透鏡組7，所述光纖8 —端的端部在光束整形聚焦透鏡組7前方。
[0015]作為本發(fā)明一種最佳具體實施例，本發(fā)明提供一種用于大功率半導(dǎo)體激光器的合束輸出耦合裝置，包括耦合裝置殼體、二維線陣半導(dǎo)體激光器2、快軸準(zhǔn)直鏡組、慢軸準(zhǔn)直鏡組