光学器件、激光器模块及激光光束处理方法与流程

本发明涉及光学器件领域，尤其涉及一种光学器件、激光器模块及激光光束处理方法。

背景技术：

半导体激光器发出的激光由于发散角的存在使其光束的准直性较差，也即通常所说的近场非线性（smile效应），这使得激光光束耦合进入光纤的技术难度增加，并且严重影响vbg外腔锁波的技术效果。

目前降低smile效应、提高光束准直性的方法主要有两个：

第一是优化封装设计与过程，比如采用与激光芯片的热膨胀系数相匹配的热沉，或者改变键合工艺及参数以降低半导体激光阵列的smile；

第二是利用外部光学系统矫正半导体激光器阵列的smile，比如通过弯曲光纤与旋转平凸柱面镜矫正半导体激光器阵列smile效应，光学系统较为复杂，调节难度较大，难以均衡半导体激光器快慢轴光束质量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的主要目的之一在于提供一种光学器件、激光器模块及激光光束处理方法，其至少能够实现有效、精准地矫正smile，显著减小激光光束的快轴发散角，使得快慢轴的光束质量更加均衡，进而有效提高光束的准直性，使其更容易耦合进入小芯径的光纤。

进一步的，光束准直性的提高使vbg外腔锁波的光谱线宽更窄，锁波稳定性更强，并且易于调节，具有较高的可操作性。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种光学器件，所述光学器件包括：在激光光路方向上互成角度设置的第一光学元件和第二光学元件，两者之间的夹角ɵ满足：π/2＜ɵ＜π，所述第一光学元件至少包括第一快轴准直镜，第二光学元件至少包括第二快轴准直镜。

上述方案中，所述第一光学元件和第二光学元件之间留有调节余量，所述调节余量为：小于或等于0.03mm。

上述方案中，所述第一光学元件还包括：第一光束旋转器、第一光学垫块；所述第一快轴准直镜与第一光束旋转器相互对齐粘接，并固定到第一光学垫块上，所述第一光学元件为第一bts；所述第二光学元件还包括：第二光束旋转器、第二光学垫块；所述第二快轴准直镜与第二光束旋转器相互对齐粘接，并固定到第二光学垫块上，所述第二光学元件为第二bts；其中，第一bts与第二bts的形状、尺寸、结构、光学参数相同。

上述方案中，第一快轴准直镜、第一光束旋转器与第一光学垫块三者的长度相互匹配，第二快轴准直镜、第二光束旋转器与第二光学垫块三者的长度相互匹配。

所述第一快轴准直镜包括：倾斜角度为45°的第一斜面、以及位于所述第一斜面下端部的第一缓冲部；所述第二快轴准直镜包括：与所述第一斜面倾斜方向和倾斜角度均相同的第二斜面、以及位于所述第二斜面上端部的第二缓冲部，所述第二斜面与第一斜面相对平行设置。

上述方案中，所述第一光束旋转器包括：平行相对的两个第三斜面，所述两个第三斜面之间为柱透镜阵列，两个第三斜面的倾斜角度与倾斜方向均与第一斜面或第二斜面相同；所述第二光束旋转器件包括：平行相对的两个第四斜面，所述两个第四斜面之间为柱透镜阵列，两个第四斜面的倾斜角度与倾斜方向均与第三斜面相同。

上述方案中，靠近第四斜面的第三斜面的下端部设置有第一缓冲部，靠近第三斜面的第四斜面的上端部设置有第二缓冲部。

上述方案中，所述第一缓冲部与第二缓冲部用于在光束处理过程中防止第一光学元件与第二光学元件的机械损伤，所述第一缓冲部与第二缓冲部的形状包括：圆角、或方角。

本发明实施例还提供一种激光器模块，所述模块包括以上所述的互成角度设置的第一光学元件和第二光学元件、以及具有多个发光点的巴条类激光光源；其中，所述激光光源，用于发射激光光束；所述第一光学元件和第二光学元件设置于所述激光光源的出光方向上，用于对所述激光光源发射的激光光束进行处理。

本发明实施例还提供一种激光光束处理方法，利用以上所述的互成角度设置的第一光学元件和第二光学元件，同时对具有多个发光点的巴条类激光光源发射的激光光束进行处理。

附图说明

图1为本发明光学器件的整体结构示意图一；

图2为本发明光学器件的整体结构示意图二；

图3为本发明第一快轴准直镜和第二快轴准直镜的结构示意图一；

图4为本发明第一快轴准直镜的具体结构示意图；

图5为本发明第一快轴准直镜和第二快轴准直镜的结构示意图二；

图6为本发明第一光束旋转器和第二光束旋转器的结构示意图一；

图7为本发明第一光束旋转器和第二光束旋转器的结构示意图二；

图8为本发明第一光束旋转器的具体结构示意图；

图9为本发明第一光学垫块或第二光学垫块的结构示意图；

图10为本发明激光器模块的结构示意图。

附图标记说明：

1为第一bts，2为第二bts，11为第一快轴准直镜，111为第一斜面，112为第一缓冲部，12为第一光束旋转器，121为第三斜面，13为第一光学垫块，21为第二快轴准直镜，22为第二光束旋转器，221为第四斜面，23为第二光学垫块，211为第二斜面，212为第二缓冲部，3为激光光源，31为各个发光点发出的光束，a为柱透镜阵列，b为沟槽。

具体实施方式

本发明实施例提供一种光学器件、激光器模块及激光光束处理方法，对于一个具有多个发光点的巴条类激光光源，基于两个光学元件（第一光学元件、第二光学元件）并使其满足一定的结构及参数关系实现，相对于传统的采用复杂的光学器件或系统，本发明的技术方案能够在较大程度上矫正激光光束的smile，显著提高光束的准直性。

在本发明实施例中，两个光学元件（第一光学元件、第二光学元件）可以为两个快轴准直镜，当然我们可以想到的是，该光学元件也可以为包括快轴准直镜的bts、阶梯镜、棱镜组等匀化器件。

本发明以下实施例主要以所述光学元件为bts（第一bts、第二bts）为例进行举例说明，具体的，本发明实施例中所述第一bts与第二bts之间的夹角ɵ满足：π/2＜ɵ＜π，在此范围内能够在较大程度上实现对smile的矫正，并且，所述第一光学元件和第二光学元件（第一bts与第二bts）之间需要留有调节余量，该调节余量能够使得对各个发光点的smile均进行统一矫正，本发明实施例中该调节余量优选为小于或等于0.03mm。

本发明以下实施例所涉及的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于区分不同的元件，并非用于特别限制，“上”、“下”等仅表示相对位置的区别，不构成对具体位置的绝对限制。

以下结合附图及具体实施例对本发明技术方案做进一步详细说明。

图1为本发明光学器件的整体结构示意图一，图2为本发明光学器件的整体结构示意图二。具体的，结合图1、图2，所述光学器件包括在激光光路方向上互成角度设置的第一光学元件和第二光学元件，两者之间的夹角ɵ满足：π/2＜ɵ＜π，所述第一光学元件至少包括第一快轴准直镜11，第二光学元件至少包括第二快轴准直镜21。

进一步的，所述第一光学元件还包括：第一光束旋转器12、第一光学垫块13；所述第一快轴准直镜11与第一光束旋转器12相互对齐粘接，并固定到第一光学垫块13上，也即此时所述第一光学元件至少可以为第一bts1；

类似的，所述第二光学元件还包括：第二光束旋转器22、第二光学垫块23；所述第二快轴准直镜21与第二光束旋转器22相互对齐粘接，并固定到第二光学垫块23上，也即此时所述第二光学元件至少可以为第二bts2。

需说明的是，所述第一bts1与第二bts2的形状、尺寸、结构、光学参数相同。

上述方案中，为了保证第一快轴准直镜11与第一光束旋转器12相互对齐粘接，并固定到第一光学垫块13上，所述第一快轴准直镜11、第一光束旋转器12与第一光学垫块13三者的长度相互匹配；类似的，第二快轴准直镜21、第二光束旋转器22与第二光学垫块23三者的长度也需要相互匹配；这里所述的相互匹配并非要求各个元件的尺寸完全相等，在能够实现本发明技术方案的前提下，基本或大致保持一致即可。

进一步的，如图4所示，图4为本发明第一快轴准直镜的具体结构示意图。所述第一快轴准直镜11包括：倾斜角度为45°的第一斜面111、以及位于所述第一斜面下端部的第一缓冲部112；

类似的，如图3所示，图3为本发明第一快轴准直镜和第二快轴准直镜的结构示意图一。所述第二快轴准直镜21包括：与所述第一斜面111倾斜方向和倾斜角度均相同的第二斜面211、以及位于所述第二斜面211上端部的第二缓冲部212，所述第二斜面211与第一斜面111相对平行设置，如图5所示。

需说明的是，本发明实施例所涉及的第一bts1与第二bts2之间的调节余量具体为第一斜面111与第二斜面211两平行斜面之间的距离。

所述第一快轴准直镜11与第二快轴准直镜12的其他部分的结构参考现有技术理解，此处不再多余叙述。

进一步的，图6为本发明第一光束旋转器和第二光束旋转器的结构示意图一。如图6所示，所述第一光束旋转器12包括：平行相对的两个第三斜面121，所述两个第三斜面121之间为柱透镜阵列a，两个第三斜面121的倾斜角度与倾斜方向均与第一斜面111或第二斜面211相同。

类似的，所述第二光束旋转器件22包括：平行相对的两个第四斜面221，所述两个第四斜面221之间为柱透镜阵列a，如图7、图8所示，两个第四斜面221的倾斜角度与倾斜方向均与第三斜面121相同。

其中，靠近第四斜面221的第三斜面121的下端部设置有第一缓冲部112，靠近第三斜面121的第四平面221的上端部设置有第二缓冲部212。

本发明实施例中，所述第一缓冲部112与第二缓冲部212用于在光束处理过程中，防止所述第一bts1与第二bts2的机械损伤。

可选的，所述第一缓冲部112与第二缓冲部212的形状可以包括但不限于：圆角、或方角。

其中，第一bts1与第二bts2之间的调节余量，也可以理解为相互靠近的第三斜面和第四斜面两平行斜面之间的距离，与第一斜面111与第二斜面211两平行斜面之间的距离相等。

图9为本发明第一光学垫块或第二光学垫块的结构示意图，所述第一光学垫块13（或第二光学垫块23）用于支撑固定第一快轴准直镜11与第一光束旋转器12（或第二快轴准直镜21与第二光束旋转器22）。另外，考虑到所述调节余量，第一光学垫块13与第二光学垫块23之间的距离应当大一些，以保证能够自由实现所述调节余量，例如第一光学垫块13与第二光学垫块23之间的距离大于所述调节余量的最大值。所述第一光学垫块13（或第二光学垫块23）中间开设有沟槽b，用于防止产品点胶安装时溢出的胶损伤产品。

当所述第一光学元件仅包括第一快轴准直镜11，第二光学元件仅包括第二快轴准直镜21时，第一快轴准直镜11与第二快轴准直镜21的结构及相互关系参考以上第一光学元件为第一bts、第二光学元件为第二bts的方案，与其基本一致，此处不再赘述。

图10为本发明激光器模块的结构示意图，所述激光器模块包括以上所述的互成角度设置的第一光学元件和第二光学元件、以及具有多个发光点的巴条类激光光源3；其中，所述激光光源3，用于发射激光光束；所述第一光学元件和第二光学元件设置于所述激光光源3的出光方向上，用于对所述激光光源发射的激光光束进行处理，这里所说的处理可以具体是实现对所述激光光束的smile的矫正，也可以是对激光光束进行的其他整形，例如匀化/准直等，也就是说本发明所述的光学器件的作用并不唯一限定于矫正smile。

其中，当所述第一光学元件为第一bts1、第二光学元件为第二bts2时，光学器件中的第一光束旋转器12和第二光束旋转器22所包含的柱透镜阵列a的各个单元分别对应各个发光点发出的光束31。

本发明实施例还提供一种激光光束处理方法，该方法利用以上所述的互成角度设置的第一光学元件和第二光学元件，同时对具有多个发光点的巴条类激光光源发射的激光光束进行处理，所述处理可以具体是实现对所述激光光束的smile的矫正，也可以是对激光光束进行的其他整形，例如匀化/准直等。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。