专利名称：半导体激光耦合匀化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种半导体激光耦合匀化装置。
背景技术：
在现有技术中，光纤具有传输和匀化激光的作用，光纤输出的半导体激光具有广泛的应用领域。无论是工业激光打标、切割或全固态激光器和光纤激光器的泵浦源，都需要具有良好的光束质量、高功率密度激光光源。将半导体激光器耦合入单根光纤再输出，可以满足这种需求。实现高功率密度光纤输出激光的方法有两种:一是提高单个半导体激光器的输出光功率密度:二是将多个半导体激光器芯片输出的光组合后输出。第一种方法取决于半导体激光器芯片材料的生长、设备水平的提升和制作工艺水平的进步，目前实现难度较大。第二种方法主要依赖于耦合技术的改进，实现上相对简单，是目前获得大功率和超大功率激光输出的主要途径。其实现方式有两种:其一，将每个独立的激光器芯片或列阵中单个激光器单元的输出光各自耦合进入一根光纤，再将多根光纤捆绑成一束输出。这种耦合方式相对简单，但是光纤输出光的有效面积比较大，光功率密度不够高，也不能得到特定的光束模式。所以现有技术中将多根光纤捆绑成一束输出的激光再经过聚焦镜耦合入一根光纤输出。其二，采用特殊光学系统将所有激光器芯片或列阵中各单元的输出光重新排列并耦合入一根光纤，从而得到较高的功率密度，而且能得到需要的特定光束模式，目前此种方法多采用阶梯热层方式排列激光光束。但是，对于大能量，高功率的半导体激光的需求与日剧增，此种激光多是阵列形式出现。虽然采用光学镜头能将激光束会聚的很小，能将激光能量耦合到光纤中去。这不仅使得设计、加工、装效光学耦合镜头的工艺复杂、成本高，而且耦合效率也低，更主要的是高度会聚的强激光，往往造成光纤耦合端面的永久性损坏，也就使其根本不可能进行大能量强激光耦合传输。虽然现有技术中将光纤的两端设计成圆台形式，提高了耦合效率，但光纤中段光纤较细，也有可能造成光纤的损坏。而且，此种特殊光纤的制造难度较大。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的半导体激光耦合匀化装置。本发明提供一种半导体激光耦合匀化装置，包括:半导体激光器、与半导体激光器相匹配的聚焦透镜组、以及与聚焦透镜组相匹配的匀化棒；半导体激光器，用于发射半导体激光；聚焦透镜组，用于对半导体激光器发射的半导体激光进行耦合；匀化棒，用于对进行耦合后的半导体激光进行匀化，得到均匀的半导体激光并输出。优选地，半导体激光器的发光区包括一个或多个发光Bar条。优选地，半导体激光器为:未经过快轴准直的半导体激光器、或者经过快轴准直的半导体激光器。优选地，未经过快轴准直的半导体激光器的快轴方向发散角为30° 40°，慢轴方向发散角为6° 10° ;经过快轴准直的半导体激光器的快轴方向发散角为1° 5°，慢轴方向发散角为6° 10°。优选地，半导体激光器发射的半导体激光为连续型激光或脉冲型激光。优选地，聚焦透镜组包括:一个快轴方向聚焦的柱面镜、以及一个快轴和慢轴方向均聚焦的透镜。优选地，半导体激光器发射的半导体激光的波长为808nm。优选地，勻化棒的长度为60mm,直径为Imm 3mm。本发明有益效果如下:在本发明实施例中，半导体激光器发出的激光通过聚焦透镜组耦合进入匀化棒，并通过匀化棒得到均匀的半导体激光，使得本发明实施例的半导体激光耦合匀化装置具有结构简单、高耦合效率、高功率、高峰值功率、以及高光束质量的优点。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式
。
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:图1是本发明实施例的半导体激光耦合匀化装置的结构示意
图2是本发明实施例的半导体激光耦合匀化装置的详解结构示意图。
具体实施例方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种半导体激光耦合匀化装置，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。根据本发明的实施例，提供了一种半导体激光耦合匀化装置，图1是本发明实施例的半导体激光耦合匀化装置的结构示意图，如图1所示，根据本发明实施例的半导体激光耦合匀化装置包括:半导体激光器10、与所述半导体激光器相匹配的聚焦透镜组12、以及与所述聚焦透镜组相匹配的匀化棒14，以下对本发明实施例的各个模块进行详细的说明。半导体激光器10，用于发射半导体激光；其中，半导体激光器10发射的半导体激光为连续型激光或脉冲型激光。优选地，半导体激光器10发射的半导体激光的波长为808nm,当然，也可以为其他波长。具体地，半导体激光器10的发光区包括一个或多个发光Bar条。
此外，半导体激光器10可以为未经过快轴准直的半导体激光器10、或者经过快轴准直的半导体激光器10。其中，未经过快轴准直的半导体激光器10的快轴方向发散角为30° 40°，慢轴方向发散角为6° 10° ;经过快轴准直的半导体激光器10的快轴方向发散角为1° 5°，慢轴方向发散角为6° 10°。聚焦透镜组12，用于对半导体激光器10发射的半导体激光进行耦合；其中，聚焦透镜组12包括:一个快轴方向聚焦的柱面镜、以及一个快轴和慢轴方向均聚焦的透镜。匀化棒14，用于对进行耦合后的半导体激光进行匀化，得到均匀的半导体激光并输出。优选地，勻化棒14的长度为60mm,直径为Imm 3mm。以下结合附图，对本发明实施例的技术方案进行详细说明。图2是本发明实施例的半导体激光耦合匀化装置的详解结构示意图，如图2所示，20为半导体激光器阵列，22为准直柱面镜，24为聚焦透镜，26为石英匀化棒。如图2所示，根据本发明实施例的半导体激光耦合匀化装置包括:包含一个或多个发光Bar条、没有经过快轴准直的高功率，大能量半导体激光器20，经过对快轴压缩的柱面镜22，将快轴压缩为和慢轴发散角接近的激光，然后经聚焦透镜24将激光聚进匀化棒26，经匀化棒输出高光束质量的激光；或者包含一个或多个发光Bar条、经过快轴准直的高功率，大能量半导体激光器20，经过对慢轴压缩的柱面镜22，将慢轴压缩为和快轴发散角接近的激光，然后经聚焦透镜24将激光聚进匀化棒26，经匀化棒输出高光束质量的激光。下面以包含12个Bar条，每个Bar条峰值功率150W，没有快轴准直的半导体激光器为例对本发明实施例的技术方案进行说明。将半导体激光器20用He-Ne准直，调节半导体激光器阵列，使He-Ne光在半导体激光器20发出光斑的中心位置上。
在半导体激光器20发光面后2mm处放置快轴准直柱面镜22，柱面镜22为平凸柱面镜，平面面向半导体激光器20发光面,尺寸为20mmX20mm，凸面焦距为20mm。将快轴发散角压缩为6° 10°。调节柱面镜22，使其中心和He-Ne光重合。在柱面镜22后5mm处放置聚焦透镜24，聚焦透镜24直径为16mm，焦距为20mm。调节聚焦透镜24，使其中心和He-Ne光重合，镜面垂直于He-Ne光。在聚焦透镜24后20mm处放置匀化棒26，匀化棒26直径为3mm，长度为60mm，前表面和后表面中心和He-Ne光重合。从上述描述可以看出，本发明实施例中的半导体激光器阵列可以是一个或多个发光Bar条，可以是高功率连续激光，也可以是大能量、高功率脉冲激光；可以经过快轴准直的，也可以是没有经过快轴准直的，拓展了该耦合、匀化系统的适用范围。聚焦透镜组中的柱面镜和聚焦透镜相互配合，能够使所有的半导体激光都能进入匀化棒，几乎没有损耗，柱面镜和聚焦透镜结构简单，加工难度小。匀化棒为圆柱体石英棒，既能够达到匀化的效果，直径又不小，不会因为高功率，大能量聚焦而端面损坏。综上所述，本发明实施例中的半导体激光耦合匀化装置是结构简单、耦合效率高、超高功率、超高峰值功率且高光束质量的激光器组件。尤其对于低重复频率，大单脉冲能量的无水冷全固体激光器或放大器，此耦合、匀化装置不可替代。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图 包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种半导体激光耦合匀化装置，其特征在于，包括:半导体激光器、与所述半导体激光器相匹配的聚焦透镜组、以及与所述聚焦透镜组相匹配的匀化棒； 所述半导体激光器，用于发射半导体激光； 所述聚焦透镜组，用于对所述半导体激光器发射的所述半导体激光进行耦合； 所述匀化棒，用于对进行耦合后的所述半导体激光进行匀化，得到均匀的半导体激光并输出。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述半导体激光器的发光区包括一个或多个发光Bar条。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述半导体激光器为:未经过快轴准直的半导体激光器、或者经过快轴准直的半导体激光器。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述未经过快轴准直的半导体激光器的快轴方向发散角为30° 40°，慢轴方向发散角为6° 10° ;所述经过快轴准直的半导体激光器的快轴方向发散角为1° 5。，慢轴方向发散角为6° 10°。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述半导体激光器发射的所述半导体激光为连续型激光或脉冲型激光。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述聚焦透镜组包括:一个快轴方向聚焦的柱面镜、以及一个快轴和慢轴方向均聚焦的透镜。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述半导体激光器发射的所述半导体激光的波长为808nm。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述勻化棒的长度为60mm,直径为Imm 3mm ο
全文摘要
本发明公开了一种半导体激光耦合匀化装置。该方法包括半导体激光器、与半导体激光器相匹配的聚焦透镜组、以及与聚焦透镜组相匹配的匀化棒；半导体激光器，用于发射半导体激光；聚焦透镜组，用于对半导体激光器发射的半导体激光进行耦合；匀化棒，用于对进行耦合后的半导体激光进行匀化，得到均匀的半导体激光并输出。本发明实施例的半导体激光耦合匀化装置具有结构简单、高耦合效率、高功率、高峰值功率、以及高光束质量的优点。
文档编号H01S5/06GK103227414SQ20131012035
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者毛小洁, 秘国江, 邹跃, 庞庆生 申请人:中国电子科技集团公司第十一研究所