利用多光栅进行半导体激光外腔反馈光谱合束的装置的制作方法

本发明属于激光技术领域，尤其涉及一种利用多光栅进行半导体激光外腔反馈光谱合束的装置。

背景技术：

由于半导体激光器具有高光束质量，散热特性好，寿命长等优点，因此在激光医疗、光纤激光器泵浦、激光监控、激光加工等方面都有着广泛的应用。但是近年来随着半导体激光器技术应用的发展，对于如金属焊接、激光切割等要求较高的领域，半导体激光器的应用尚有一定难度，改善半导体激光器的光束质量，提高输出激光束的亮度，对于大功率半导体激光器的发展和应用具有重要意义。

通过外腔反馈实现光谱合束，可以有效提高半导体激光器的亮度，它在不增加半导体激光器非合束方向上光束的光束质量的同时将合束方向的光束质量减少至单个发光单元的光束质量。该方法在美国专利US7065107B2，US6192062B1，US6208679，US874222B2和公告号为C多102986097A、名称为“选择性重新定位与旋转波长光束组合系统与方法”的国内专利均有记载，但这些光谱合束方法主要是针对单个bar激光线阵合束，在保证光束质量的同时，激光输出功率有限，因此在大功率、高光束质量激光应用场合，仍然受功率限制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用多光栅进行半导体激光外腔反馈光谱合束的装置。

为此，本发明提供了一种利用多光栅进行半导体激光外腔反馈光谱合束的装置，包括激光器阵列、快轴准直镜、合束镜、第一级光栅、合束部件、第二级光栅和反馈元件。

所述激光器阵列包括M个激光器线阵，每个激光器线阵包括多个激光单元。

每个激光器线阵上的多个激光单元分别通过所述快轴准直镜准直后平行出射至合束镜合束至第一级光栅上，形成一激光束；

M束激光束从第一级光栅出射经合束部件再次合束至第二级光栅上，再通过反馈元件进行波长锁定，得到高功率、高光束质量的半导体直接输出激光。

优选地，所述合束镜为聚焦透镜。

优选地，所述合束部件为反射镜、透镜或棱镜中的一种或两种。

优选地，所述第一级光栅为高线对数的光栅。

优选地，所述第二级光栅为低线对数的光栅。

优选地，所述反馈元件为镀部分反射膜的平面镜、平凸透镜或平凹透镜一种。

进一步地，还包括慢轴准直镜和光束旋转镜，每个激光器线阵上的多个激光单元分别通过所述快轴准直镜准直后，通过光束旋转镜将每个激光单元的快轴光斑与慢轴光斑进行旋转，然后通过慢轴准直镜将慢轴光斑进行准直后平行出射至合束镜。

进一步地，所述合束部件包括反射镜和聚焦镜，M个激光束从第一级光栅出射的激光束经反射镜将各束激光束指向性及非合束方向空间位置调节一致后通过聚焦透镜再次合束至第二级光栅上。

优选地，所述合束部件仅为反射镜时，反射镜呈夹角布置，以使M束激光束从第一级光栅出射后以与第二级光栅相匹配的角度入射至光栅上，达到合束的目的。

基于上述技术方案的公开，与现有技术相比，本发明提供的所述利用多光栅进行半导体激光外腔反馈光谱合束的装置，可同时实现对多个激光线阵的光谱合束，其光束质量相当于单个激光单元，输出功率远超单个激光线阵的半导体激光光源。

附图说明

图1为本发明的基本结构原理示意图；

图2为进行快轴方向合束的结构原理示意图；

图3为进行慢轴方向合束的结构原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，提供一种基础性的利用多光栅进行半导体激光外腔反馈光谱合束的装置，包括激光器阵列1、快轴准直镜2、合束镜3、第一级光栅4、合束部件5、第二级光栅6和反馈元件7。

所述激光器阵列1包括M个激光器线阵，每个激光器线阵包括多个激光单元；每个激光器线阵上的多个激光单元分别通过所述快轴准直镜2准直后平行出射至合束镜3合束至第一级光栅4上，形成一束激光束；M束激光束从第一级光栅4出射经合束部件5再次合束至第二级光栅6上，再通过反馈元件7进行波长锁定，得到高功率、高光束质量的半导体直接输出激光。

实施例2

请参阅图2，提供一种快轴方向合束的利用多光栅进行半导体激光外腔反馈光谱合束的装置，包括激光器阵列1、快轴准直镜2、合束镜3、第一级光栅4、反射镜10、聚焦透镜11、第二级光栅6、反馈元件7、慢轴准直镜8、光束旋转镜9。

所述激光器阵列1包括M个激光器线阵，每个激光器线阵包括多个激光单元；每个激光器线阵分别通过所述快轴准直镜2准直后通过光束旋转镜9将每个激光单元的快轴光斑与慢轴光斑进行旋转，然后通过慢轴准直镜8将慢轴光斑进行准直后平行出射至合束镜3合束至第一级光栅4上，形成一束激光束；M束激光束从第一级光栅4出射经反射镜10将各束激光束指向性调节一致后通过聚焦透镜11再次合束至第二级光栅6上，再通过反馈元件7进行波长锁定，得到高功率、高光束质量的半导体直接输出激光。

实施例3

请参阅图3，提供一种慢轴方向的利用多光栅进行半导体激光外腔反馈光谱合束的装置，包括激光器阵列1、快轴准直镜2、合束镜3、第一级光栅4、反射镜10、第二级光栅6、反馈元件7、慢轴准直镜8。

其原理其原理与实施例2相似，但不需要光束旋转镜进行光斑变换，可直接进行合束。同时也可扩展为半导体激光快轴和慢轴相互组合进行两次光谱合束。

所有实施例中，所述合束镜3为聚焦透镜；反射镜10呈夹角布置，以使M束激光束从第一级光栅(4)出射后以与第二级光栅相匹配的角度入射至光栅(6)上，达到合束的目的。

合束完成后每一个激光单元分别对应一个中心波长，且不相同。

综上，本发明提供的所述利用多光栅进行半导体激光外腔反馈光谱合束的装置，可同时实现对多个激光阵列的光谱合束，其光束质量相当于单个激光单元，输出功率远超单个激光阵列的半导体激光光源。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。