在快轴方向上的发散情况进行准直)和3个慢轴准直透镜4(对激光光束在慢轴方向上的发散情况进行准直)。其中，两个激光器阵列分别固定于水冷板I的上表面和下表面，水冷板I的上表面和下表面均呈阶梯状，每个阶梯上固定一个激光器2，对于每个激光器阵列，3个激光器2均为半导体激光器单管，3个激光器2在y-z平面上呈阶梯状分布。在本实施例中，通过快轴准直透镜3和慢轴准直透镜对激光光束的准直作用和水冷板的上表面/下表面的阶梯状结构对激光光束的空间分布作用，使得每个激光器阵列中的3个激光器2输出的3条激光光束实现了空间合束;进一步地，半波片5和偏振侧移分光棱镜6对两个激光器阵列输出的6条激光光束进行进一步的偏振合束，具体地，位于水冷板I的下表面的3个激光器2发出的3条激光光束被偏振侧移分光棱镜6反射到偏振侧移分光棱镜6的偏振分光面上，在该偏振分光面上发生了反射，而位于水冷板I的上表面的3个激光器2发出的3条激光光束经过半波片5后偏振方向发生变化，然后在偏振侧移分光棱镜6的偏振分光面上发生透射，使得位于水冷板I的上下表面的两个激光器阵列发出的激光光束光路重合，得到3束激光光束输出。
[0075]图7B示出了根据本发明实施例三的激光合束装置输出的激光光束阵列的光强分布示意图。如图7B所示，本实施例得到的激光光束阵列中的各激光光束的光强均呈高斯分布，位于水冷板I的上下表面的6个激光器2发出的6条激光光束经过半波片5和偏振侧移分光棱镜6被合为3条激光光束，形成相应的3个光斑，3个光斑沿快轴方向排成一列。
[0076]相应地，在其他实施例中，输出的激光光束阵列中的各激光光束的光斑也可以是沿慢轴方向排成一列，可以根据实际需求设置，在此不做限制。
[0077]在本发明的实施例中，每个激光器阵列还可以包括N个半导体激光器bar条。
[0078]在本发明的实施例中，确定输出的激光光束阵列所在的平面位置后，可以将准直器中的快轴准直透镜2和慢轴准直透镜3进行灵活使用，当每个激光器阵列包括N个半导体激光器单管时，每个准直器可以包括:对应于所述N个半导体激光器单管的N个快轴准直透镜和N个慢轴准直透镜;每个准直镜可以包括:对应于所述N个半导体激光器单管的N个快轴准直透镜和I个慢轴准直透镜;或者，每个准直镜可以包括:对应于所述N个半导体激光器单管的N个慢轴准直透镜和I个快轴准直透镜。
[0079]在其他实施例中，多个如实施例一至实施例三所述的空间合束装置输出的激光光束阵列可以再通过偏振合束或波长合束等方式进行处理，其中，波长合束的方式包括密集波分复用、宽带波分复用等。
[0080]综上所述，在本发明提供的技术方案中，在水冷板的上下两面进行激光器的排布，在对相同数量的激光光束进行合束的前提下，通过高效利用水冷板缩小了激光合束装置的体积，减轻了激光合束装置的重量，节省了激光合束装置所用的水冷板材料，降低了激光合束装置的成本，易于扩展激光器阵列中的激光器数量，使得激光合束后得到的高功率能够满足应用需求，符合激光合束装置的生产加工需求，能够推进激光合束技术的不断发展和进步，满足空间合束需求。
[0081]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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种激光合束装置，其特征在于，该装置包括:水冷板、合束器和两个激光器阵列； 每个激光器阵列包括N个激光器，N为大于I的正整数； 两个激光器阵列分别固定于水冷板的上表面和下表面； 合束器对两个激光器阵列输出的激光光束进行空间合束、偏振合束或波长合束。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括:分别与两个激光器阵列对应的两个准直器； 每个准直器放置于相应的激光器阵列与所述合束器之间； 在所述合束器对两个激光器阵列输出的激光光束进行空间合束、偏振合束或波长合束之前， 每个准直器对相应的激光器阵列发出的激光光束进行准直。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水冷板包括:上层板、中层板和下层板； 中层板内设置有一条进水通道和一条出水通道，以供冷却水的流入和流出； 上层板内设置有多条水冷通道，当上层板的下表面与中层板的上表面对接时，上层板内的每条水冷通道的两端与中层板内的所述进水通道和所述出水通道分别连通； 下层板内设置有多条水冷通道，当下层板的上表面与中层板的下表面对接时，下层板内的每条水冷通道的两端与中层板内的所述进水通道和所述出水通道分别连通； 两个激光器阵列分别固定在上层板的上表面和下层板的下表面上。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于， 上层板和下层板在分别与激光器阵列固定后再与中层板对接形成水冷板； 其中，两个激光器阵列通过相同温度的烧结工艺分别烧结在上层板和下层板上；上层板、中层板和下层板通过螺丝连接固定。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水冷板包括:上层板和下层板； 上层板的下表面设置有多条凹槽； 下层板的上表面设置有多条凹槽； 当上层板的下表面与下层板的上表面对接时，上层板的下表面上的多条凹槽与下层板的上表面上的多条凹槽拼接形成多条水冷通道； 两个激光器阵列分别固定在上层板的上表面和下层板的下表面上。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，上层板和下层板焊接形成水冷板； 一个激光器阵列通过温度较高的烧结工艺烧结在上层板上，另一个激光器阵列通过温度较低的烧结工艺烧结在下层板上； 或者， 一个激光器阵列通过温度较高的烧结工艺烧结在下层板上，另一个激光器阵列通过温度较高的较低的烧结工艺烧结在上层板上。7.如权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述水冷板通过3D打印技术成型，所述水冷板内部具有水冷通道； 一个激光器阵列通过温度较高的烧结工艺烧结在所述水冷板的上表面上，另一个激光器阵列通过温度较低的烧结工艺烧结在所述水冷板的下表面上。8.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于， 每个激光器阵列包括N个半导体激光器单管，或者，每个激光器阵列包括N个半导体激光器bar条。9.如权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述水冷板的上表面为平面或者阶梯状结构，所述水冷板的下表面为平面或者阶梯状结构； 所述合束器包括:一个半波片和一个偏振侧移分光棱镜。10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，当每个激光器阵列包括N个半导体激光器单管时， 每个准直器包括:对应于所述N个半导体激光器单管的N个快轴准直透镜和N个慢轴准直透镜； 每个准直镜包括:对应于所述N个半导体激光器单管的N个快轴准直透镜和I个慢轴准直透镜； 或者， 每个准直镜包括:对应于所述N个半导体激光器单管的N个慢轴准直透镜和I个快轴准直透镜。
【专利摘要】本发明公开了一种激光合束装置，该装置包括：水冷板、合束器和两个激光器阵列；每个激光器阵列包括N个激光器，N为大于1的正整数；两个激光器阵列分别固定于水冷板的上表面和下表面；合束器对两个激光器阵列输出的激光光束进行空间合束、偏振合束或波长合束。可见，本发明提供的技术方案在水冷板的上下两面进行激光器的排布，在对相同数量的激光光束进行合束的前提下，通过高效利用水冷板缩小了激光合束装置的体积，减轻了激光合束装置的重量，节省了激光合束装置所用的水冷板材料，降低了激光合束装置的成本，符合激光合束装置的生产加工需求，能够推进激光合束技术的不断发展和进步。
【IPC分类】H01S3/23, H01S3/04, H01S3/10
【公开号】CN105680295
【申请号】CN201610206338
【发明人】郭渭荣, 王宝华, 郭志婕, 徐丹, 徐磊, 陈晓华
【申请人】北京凯普林光电科技股份有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年4月5日