激光器的光路系统及激光器的制作方法

1.本技术属于激光器技术领域，尤其涉及一种激光器的光路系统及激光器。


背景技术：

2.现有的半导体激光器中，激光芯片发射的激光经过快轴准直镜后直接进入慢轴准直镜，激光芯片、快轴准直镜和慢轴准直镜通常设置在一条直线上。随着半导体激光器功率越来越高，芯片发光区域尺寸越来越大，为了保证输出光束的质量，则需要采用大焦距的慢轴准直镜对激光的发散角进行压缩。相应的，需要将慢轴准直镜设置在距激光芯片较远的位置，以满足慢轴准直镜的长焦距要求，这样会导致激光器的尺寸过大。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种激光器的光路系统及激光器，可以减小光路系统和激光器的尺寸。
4.第一方面，本技术实施例提供一种激光器的光路系统，包括：
5.发光元件，能够发射光线；
6.反射镜，与所述发光元件的出光面相对设置，所述反射镜用于反射所述光线；
7.光程增加元件，设置于所述发光元件和所述反射镜之间，所述光程增加元件包括第一反射面、若干中间反射面和第二反射面，所述第一反射面与所述发光元件的出光面相对设置，所述光线经所述第一反射面、若干中间反射面和第二反射面依次反射后进入所述反射镜，所述第一反射面的入射光线与所述第二反射面的出射光线位于同一平面内。
8.可选的，所述光程增加元件还包括棱镜，所述棱镜设有入射面、出射面、所述第一反射面、所述第二反射面以及所述若干中间反射面，所述若干中间反射面的数量为两个，分别为第一中间反射面和第二中间反射面，所述第一反射面与所述第一中间反射面间隔且至少部分相对设置，所述第二反射面与所述第二中间反射面间隔且至少部分相对设置，所述第一反射面、所述入射面、所述第一中间反射面、所述第二中间反射面、所述出射面以及所述第二反射面依次连接，所述第一反射面与所述第二反射面倾斜设置且连接，所述光线经所述入射面射入所述光程增加元件，并依次经所述第一反射面、所述第一中间反射面、所述第二中间反射面以及所述第二反射面反射后由出射面出射。
9.可选的，所述发光元件发射沿水平方向传播的所述光线，所述入射面竖直设置，所述第一中间反射面设置于所述第一反射面的上方，所述第二中间反射面设置于所述第二反射面的上方。
10.可选的，所述第一反射面与所述入射面倾斜设置，所述第一反射面与所述入射面的夹角大于或等于预设角度。
11.可选的，所述出射面为弧面。
12.可选的，所述入射面和/或所述出射面上设置有防反膜。
13.可选的，所述若干中间反射面的数量为两个，分别为第一中间反射面和第二中间
反射面，所述第一反射面与所述第一中间反射面间隔且至少部分相对设置，所述第二反射面与所述第二中间反射面间隔且至少部分相对设置，所述第一反射面与所述第二反射面倾斜设置且连接，所述第一中间反射面与所述第二中间反射面倾斜设置且连接，所述光线依次在所述第一反射面、所述第一中间反射面、所述第二中间反射面以及所述第二反射面上反射；
14.或者，所述若干中间反射面的数量为三个，分别为依次连接的第三中间反射面、第四中间反射面以及第五中间反射面，所述第一反射面与所述第三中间反射面间隔且至少部分相对设置，所述第二反射面与所述第五中间反射面间隔且至少部分相对设置，所述第一反射面与所述第二反射面倾斜设置且连接，所述光线依次在所述第一反射面、所述第三中间反射面、所述第四中间反射面、所述第五中间反射面以及所述第二反射面上反射；
15.或者，所述若干中间反射面的数量为四个，分别为依次连接的第六中间反射面、第七中间反射面、第八中间反射面以及第九中间反射面，所述第一反射面与所述第六中间反射面间隔且至少部分相对设置，所述第二反射面与所述第九中间反射面间隔且至少部分相对设置，所述第一反射面与所述第二反射面倾斜设置且连接，所述光线依次在所述第一反射面、第六中间反射面、第七中间反射面、第八中间反射面、第九中间反射面以及所述第二反射面上反射。
16.可选的，所述光路系统包括多个光程增加元件，多个所述光程增加元件相邻设置，从一所述光程增加元件出射的所述光线能够进入下一所述光程增加元件。
17.第二方面，本技术实施例提供一种激光器的光路系统，包括：
18.发光元件，能够发射光线；
19.反射镜，与所述发光元件的出光面相对设置，所述反射镜用于反射所述光线；
20.光程增加元件，设置于所述发光元件和反射镜之间，所述光程增加元件包括第一反射面、第一中间反射面、第二中间反射面和第二反射面，所述第一反射面与所述发光元件的出光面相对设置，所述第一中间反射面设置于所述第一反射面的上方，所述第二中间反射面设置于所述第一中间反射面靠近所述发光元件的一侧，所述第二反射面设置于所述第二中间反射面的下方且与所述第二中间反射面连接，所述第一中间反射面与所述第二反射面相对设置，所述第一反射面与所述第二中间反射面相对设置，所述第一反射面与所述第二反射面间隔设置。
21.第三方面，本技术实施例提供一种激光器，包括：
22.底座；
23.多个如上所述的光路系统，多个所述光路系统均设置于所述底座内且与所述底座连接，多个所述光路系统相邻且间隔设置。
24.本技术实施例中，一种激光器的光路系统包括发光元件、反射镜以及光程增加元件。发光元件能够发射光线，反射镜与发光元件的出光面相对设置，反射镜用于反射光线。光程增加元件位于发光元件和反射镜之间，光程增加元件包括第一反射面、若干中间反射面和第二反射面，第一反射面与发光元件的出光面相对设置，光线经第一反射面、若干中间反射面和第二反射面依次反射后进入反射镜，第一反射面的入射光线与第二中间反射面的出射光线位于同一平面内。本技术实施例中的光程增加元件能够将发光元件发出的光线在第一反射面、第二反射面及若干中间反射面之间折返，在不改变慢轴准直镜与发光元件之
间距离的前提下增加光线的光程，满足慢轴准直镜长焦距的空间需求，以减小光路系统和激光器尺寸。
附图说明
25.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其有益效果显而易见。
26.图1为本技术实施例提供的激光器的结构示意图。
27.图2为本技术实施例提供的光路系统的结构示意图。
28.图3为本技术实施例提供的第一种光程增加元件的结构示意图。
29.图4为光线在第一种光程增加元件中折射的示意图。
30.图5为本技术实施例提供的第二种光程增加元件的结构示意图。
31.图6为本技术实施例提供的第三种光程增加元件的结构示意图。
32.图7为本技术实施例提供的第四种光程增加元件的结构示意图。
33.图8为本技术实施例提供的第五种光程增加元件的结构示意图。
34.图9为光线在第五种光程增加元件中折射的示意图。
35.图10本技术实施例提供的第六种光程增加元件的结构示意图。
具体实施方式
36.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.现有的半导体激光器中，激光芯片发射的激光经过快轴准直镜后直接进入慢轴准直镜，激光芯片、快轴准直镜和慢轴准直镜一般设置在一条直线上。随着半导体激光器功率越来越高，芯片发光区域尺寸越来越大，为了保证相同光束质量输出，则需要增大慢轴准直镜的焦距，以对合束光的发散角进行压缩，因此导致了激光器体积较大。
38.请参阅图1，图1为本技术实施例提供的激光器的结构示意图。激光器100包括底座1和光路系统2，光路系统2设置于底座1内且与底座1连接，可以理解的是，光路系统2用于产生激光，底座1用于支撑和保护光路系统2。为了提高激光的功率，光路系统2的数量可以为多个，多个所述光路系统2均设置于所述底座1内且与所述底座1连接，多个所述光路系统2相邻且间隔设置。相应的，激光器100还可以包括合束镜3，合束镜3用于将从各光路系统2中发出的激光合并成一束。
39.其中，请参阅图2，图2为本技术实施例提供的光路系统的结构示意图，光路系统2包括发光元件21、反射镜25以及光程增加元件24，其中发光元件21能够发射光线22，反射镜25与所述发光元件21的出光面相对设置，所述反射镜25用于反射所述光线22。示例性的，反射镜25将光线反射至合束镜3，以使合束镜3将从各光路系统2中发出的光线合并成一束。
40.请结合参阅图2和图3，图3为本技术实施例提供的第一种光程增加元件的结构示意图，光程增加元件24位于所述发光元件21和所述反射镜25之间，所述光程增加元件24包括第一反射面241、若干中间反射面和第二反射面242，所述第一反射面241与所述发光元件
21的出光面相对设置，所述光线22经所述第一反射面241、若干中间反射面和第二反射面242依次反射后进入所述反射镜25。
41.需要说明的是，所述第一反射面241的入射光线与所述第二反射面242的出射光线位于同一平面内，该种设置可以使得光路系统2中的各部件大致处于一条直线上。光路系统2需要安装固定在底座1内，该种设置有利于简化光路系统2的安装。
42.相关技术中，大功率的激光器中的慢轴准直镜的焦距较长，相应的，光线的光程则较长，需要将慢轴准直镜设置在距离发光芯片较远的位置，以满足慢轴准直镜的长焦距的空间需求。光程长，则慢轴准直镜与发光芯片之间直线距离较长，进而导致最终设计出来的光路系统或激光器的尺寸较大，不利于在一些狭小或者有空间限制的环境下使用。
43.本技术实施例中，在发光元件21后端设置有光程增加元件24，光线22在光程增加元件24中多次折返。在不改变慢轴准直镜与发光元件21之间距离的前提下，光程增加元件24能够增加光线22的光程，满足在狭小空间内的慢轴准直镜长焦距的空间需求。换言之，本技术实施例中，慢轴准直镜的焦距长度不变，相应的，光纤的光程不变，但是光程增加元件24能够将较长的光路“折叠”，因此可以缩小慢轴准直镜与发光元件21之间的距离，从而减小了光路系统2和激光器100尺寸。
44.其中，请结合参阅图3和图4，图4为光线在第一种光程增加元件中折射的示意图。所述光程增加元件24还包括棱镜，所述棱镜设有入射面248、出射面249、所述第一反射面241、所述第二反射面242以及所述若干中间反射面，所述若干中间反射面包括第一中间反射面2431和第二中间反射面2432，所述第一反射面241与所述第一中间反射面2431间隔且至少部分相对设置，所述第二反射面242与所述第二中间反射面2432间隔且至少部分相对设置。所述第一反射面241、所述入射面248、所述第一中间反射面2431、所述第二中间反射面2432、所述出射面249以及所述第二反射面242依次连接，所述第一反射面241与所述第二反射面242倾斜设置且连接。所述光线22经所述入射面248射入所述光程增加元件24，并依次经所述第一反射面241、所述第一中间反射面2431、所述第二中间反射面2432以及所述第二反射面242反射后由出射面249出射。
45.所述发光元件21发射沿水平方向传播的所述光线22，所述入射面248竖直设置，即光线22竖直射入光程增加元件24的入射面248，所述第一中间反射面2431设置于所述第一反射面241的上方，所述第二中间反射面2432设置于所述第二反射面242的上方，即让光路在竖直方向“折叠”。当然，所述第一中间反射面2431也可以设置于所述第一反射面241的左侧或右侧，相应的，所述第二中间反射面2432设置于所述第二反射面242的左侧或右侧，以使光路在水平方向上“折叠”。
46.示例性的，第一反射面241上出射的光线射向第一中间反射面2431并在第一中间反射面2431上反射，第一中间反射面2431上出射光线射向第二中间反射面2432并在第二中间反射面2432上发生反射，第二中间反射面2432上出射的光线射向第二反射面242并在第二反射面242上发生反射，第二反射面242出射的光线从出射面249射出光程增加元件24。第一反射面241可以和第一中间反射面2431平行设置，以使第一中间反射面2431上的出射光与第一反射面241上的入射光平行。第二反射面242可以和第二中间反射面2432平行设置，以使第二中间反射面2432上入射光与第二反射面242上的出射光平行，进而使得第一反射面241的入射光线与第二反射面242的出射光线平行，所述第一反射面241、所述第二反射面
242、第一中间反射面2431和第二中间反射面2432对称设置，进而使得第一反射面241的入射光线与第二反射面242的出射光线位于同一水平面内。
47.如图4，出射面249与入射面248之间的距离为l，第一反射面241的反射点a与第一中间反射面2431的反射点b的距离为h，第二反射面242的反射点d与第二中间反射面2432的反射点c的距离为h，则光线22在光程增加元件24内的光程为l+2h。而出射面249与入射面248之间的距离为l，即光程增加元件24能够使得l+2h的光程在水平方向上的距离上仅为l，有效地减小了光路系统2以及激光器100的尺寸。
48.当光线22垂直从入射面248进入光程增加元件24时，第一反射面241与入射面248的夹角则等于光线22射向第一反射面241的入射角。需要说明的是，为了使得光线22能在第一反射面241上发生全反射，光线22射向第一反射面241的入射角需要大于或等于预设角度，相应的，则第一反射面241与入射面248的夹角大于或等于预设角度。预设角度的大小与棱镜的材料的折射率有关，示例性的，棱镜的材料的折射率为1.45，则对应的预设角度为43.6度，第一反射面241与入射的夹角大于或等于43.6度即可。棱镜的材料的折射率为1.9，则对应的预设角度为31.7度，第一反射面241与入射面248角的夹角大于或等于31.7度即可。
49.可以理解的是，当光线22在第一反射面241上发生全发射时，光线22不会从光程增加元件24中“漏出”，可以避免激光功率的损失。光线22也需要在第二中间反射面2432、第一中间反射面2431以及第二反射面242上发生全反射，进而保证出射激光的功率。第二反射面242、若干中间反射面的位置需要根据全反射发生的条件进行设置，此处不做赘述。
50.所述入射面248和/或所述出射面249上设置有防反膜，以防止光线22在入射面248和/或出射面249上反射，尽量减少光线22功率的损失或损坏激光器100中的部件。
51.需要说明的是，请参阅图5，图5为本技术实施例提供的第二种光程增加元件的结构示意图。出射面249可以为平面或弧面。当出射面249为平面时，光程增加元件24仅用于减小光路系统2的尺寸，光程增加元件24无法对光线22慢轴方向的发散角进行压缩。因此，当出射面249为平面时，光路系统2还包括慢轴准直镜，慢轴准直镜设置于出射面249与反射镜25之间，慢轴准直镜将光线22慢轴上的发散角压缩后射向反射镜25。当然，所述出射面249也可以为弧面，使得光程增加元件24兼具慢轴准直镜的作用，此时，光路系统2中无需另外设置慢轴准直镜，可以减少光路系统2的零件的数量，简化光路系统2与底座1的装配流程。
52.光程增加元件24可以与底座1粘接，或者在底座1上设置于光程增加元件24的形状契合的安装部，以实现对光程增加元件24的安装，此处对具体的连接结构以及连接形式不做限制。
53.光程增加元件24还可以进行其他形式的变形，以进一步增加光程。示例性的，请参阅图6，图6为本技术实施例提供的第三种光程增加元件的结构示意图。所述若干中间反射面包括依次连接的第三中间反射面2433、第四中间反射面2434以及第五中间反射面2435，所述第一反射面241与所述第三中间反射面2433间隔且至少部分相对设置，所述第二反射面242与所述第五中间反射面2435间隔且至少部分相对设置，所述第一反射面241与所述第二反射面242倾斜设置且连接，所述光线22依次在所述第一反射面241、所述第三中间反射面2433、所述第四中间反射面2434、所述第五中间反射面2435以及所述第二反射面242上反射。
54.或者，请参阅图7，图7为本技术实施例提供的第四种光程增加元件的结构示意图。所述若干中间反射面包括依次连接的第六中间反射面2436、第七中间反射面2437、第八中间反射面2438以及第九中间反射面2439，所述第一反射面241与所述第六中间反射面2436间隔且至少部分相对设置，所述第二反射面242与所述第九中间反射面2439间隔且至少部分相对设置，所述第一反射面241与所述第二反射面242倾斜设置且连接，所述光线22依次在所述第一反射面241、第六中间反射面2436、第七中间反射面2437、第八中间反射面2438、第九中间反射面2439以及所述第二反射面242上反射。
55.或者，请参阅图8和图9，图8为本技术实施例提供的第五种光程增加元件的结构示意图，图9为光线在第五种光程增加元件中折射的示意图。使得光线22在水平方向上折叠，若干个中间反射面包括第一中间反射面2431和第二中间反射面2432。所述第一反射面241与所述发光元件21的出光面相对设置，所述第一中间反射面2431设置于所述第一反射面241的上方，所述第二中间反射面2432设置于所述第一中间反射面2431靠近所述发光元件21的一侧，所述第二反射面242设置于所述第二中间反射面2432的下方且与所述第二中间反射面2432连接，所述第一中间反射面2431与所述第二反射面242相对设置，所述第一反射面241与所述第二中间反射面2432相对设置，所述第一反射面241与所述第二反射面242间隔设置。需要说明的是，第一反射面241的入射光线22与第二反射面242上的出射光线22并不在同一平面上，但距离较近，也可以保证光路系统2中的各元件大致处于同一条直线上。
56.光程增加元件24也可以不包括棱镜，示例性的，请参阅图10，图10本技术实施例提供的第六种光程增加元件的结构示意图，光程增加元件24可以设置包括第一反射面241的第一反射板244，第一反射板244上可以设置反光涂层或反光镜，以实现对光线22的反射，此处对具体的反射方式不做限制。相应的，第二反射面242和若干个中间反射面均可以通过上述方式进行设置。
57.示例性的，光程增加元件24包括第一反射板244、第二反射板245以及若干个中间反射板，第一反射板244上设置有第一反射面241，第二反射板245上设置有第二反射面242，若干中间反射板包括第一中间反射板2461和第二中间反射板2462，第一中间反射板2461上设置有第一中间反射面2431，第二中间反射板2462上设置有第二中间反射面2432。第一反射板244与第一中间反射板2461间隔且至少部分相对设置，以使所述第一反射面241与所述第一中间反射面2431间隔且至少部分相对设置。第二反射板245与第二中间反射板2462间隔且至少部分相对设置，以使所述第二反射面242与所述第二中间反射面2432间隔且至少部分相对设置。第一反射板244与第二反射板245倾斜设置且连接，所述第一中间反射板2461与所述第二中间反射板2462倾斜设置且连接，所述光线22依次在所述第一反射面241、所述第一中间反射面2431、所述第二中间反射面2432以及所述第二反射面242上反射。光程增加元件24还可以包括连接部247，连接部247用于连接第一反射板244与第一中间反射板2461，连接部247还用于连接第二反射板245与第二中间反射板2462。
58.或者，使得光线22在水平方向上折叠，所述第一反射面241与所述发光元件21的出光面相对设置，所述第一中间反射面2431设置于所述第一反射面241的上方，所述第二中间反射面2432设置于所述第一中间反射面2431靠近所述发光元件21的一侧，所述第二反射面242设置于所述第二中间反射面2432的下方且与所述第二中间反射面2432连接，所述第一中间反射面2431与所述第二反射面242相对设置，所述第一反射面241与所述第二中间反射
面2432相对设置，所述第一反射面241与所述第二反射面242间隔设置。
59.需要说明的是，该种设置方案也可以采用和棱镜相同的变形，如光程增加元件24设置有依次连接的第三中间反射板、第四中间反射板以及第五中间反射板，第三中间反射板上设置有第三中间反射面2433，第四中间反射板上设置有第四中间反射面2434，第五中间反射板上设置有第五中间反射面2435。所述第一反射面241与所述第三中间反射面2433间隔且至少部分相对设置，所述第二反射面242与所述第五中间反射面2435间隔且至少部分相对设置，所述第一反射面241与所述第二反射面242倾斜设置且连接，所述光线22依次在所述第一反射面241、所述第三中间反射面2433、所述第四中间反射面2434、所述第五中间反射面2435以及所述第二反射面242上反射。
60.或者，光程增加元件24还包括依次连接的第六中间反射板、第七中间反射板、第八中间反射板以及第九中间反射板，第六中间反射板上设置有第六中间反射面2436，第七中间反射板上设置有第七中间反射面2437，第八中间反射板上设置有第八中间反射面2438。所述第一反射面241与所述第六中间反射面2436间隔且至少部分相对设置，所述第二反射面242与所述第九中间反射面2439间隔且至少部分相对设置，所述第一反射面241与所述第二反射面242倾斜设置且连接，所述光线22依次在所述第一反射面241、第六中间反射面2436、第七中间反射面2437、第八中间反射面2438、第九中间反射面2439以及所述第二反射面242上反射。
61.所述光路系统2包括多个光程增加元件24，多个所述光程增加元件24相邻设置，从一所述光程增加元件24出射的所述光线22能够进入下一所述光程增加元件24，以进一步增加光线22的光程。
62.需要说明的是，光路折叠元件还可以放置在其他位置，如所述光程增加元件24还可以设置于合束镜3远离所述光路系统2的一侧，以折叠合束光线22。
63.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
64.以上对本技术实施例所提供的激光器的光路系统及激光器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。