一种空间合束装置和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种空间合束装置和系统。
【背景技术】
[0002]激光合束技术是一个改善光束质量、增加输出功率、提高功率密度的过程，常用的激光合束方法有空间合束、偏振合束和波长合束，其中空间合束的应用场景如下:
[0003]半导体激光器单管具有效率高、结构紧凑、成本低和高可靠性的优点，但是单个的半导体激光器单光输出功率较低，对多个半导体激光器单管的光束进行空间合束而获得高功率。图1示出了现有技术中的空间合束装置的示意图。如图1所示，半导体激光器单管分别放置于阶梯板上的不同阶上，各个半导体激光器发出的激光光束经过快轴准直透镜的准直后输出，该方案中，为了得到相互平行且共面的激光光束，需要对各半导体激光器单管涉及到的内部元件进行多种维度的调节和校准，包括对每个半导体激光器单管发出的激光光束的准直性的调节和指向性的校准等，调节难度很大，并且由于本方案最终输出的多条激光光束必然要经历不同的光程，最终在同一输出平面上得到的对应光斑的尺寸不一致，导致空间合束的精度、效果等均不尽如人意。
【发明内容】
[0004]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一种空间合束装置和系统。
[0005]依据本发明的一个方面，提供了一种空间合束装置，该装置包括:激光器阵列、准直器和反射镜阵列；
[0006]所述激光器阵列中包括N个激光器，所述反射镜阵列中包括对应于所述N个激光器的N个反射镜，其中，N为大于I的正整数；
[0007]所述激光器阵列中的各激光器发出的激光光束入射到对应的反射镜上；
[0008]所述准直器对各激光光束进行准直；
[0009]所述反射镜阵列中的各反射镜对入射的激光光束进行反射后，输出激光光束阵列，所述激光光束阵列中包括N条相互平行且共面的激光光束，各条激光光束从光源到输出位置具有相同的光程。
[0010]可选地，所述激光器阵列中的各激光器为半导体激光器单管；
[0011 ]所述激光光束阵列中的N条激光光束的快轴方向一致，慢轴方向一致；
[0012]所述激光光束阵列所在的平面与快轴方向平行;或者，所述激光光束阵列所在的平面与慢轴方向平行。
[0013]可选地，所述准直器包括: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；
[0014]各半导体激光器单管输出的激光光束经对应的快轴准直透镜和慢轴准直透镜准直后，入射到对应的反射镜上。
[0015]可选地，当所述激光光束阵列所在的平面与快轴方向平行时，
[0016]所述准直镜包括: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；
[0017]各半导体激光器单管输出的激光光束经对应的快轴准直透镜准直后，入射到对应的反射镜上；
[0018]所述反射镜阵列反射得到的N条相互平行且共面的激光光束经I个慢轴准直透镜共同准直后输出。
[0019]可选地，当所述激光光束阵列所在的平面与慢轴方向平行时，
[0020]所述准直镜包括: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；
[0021]各半导体激光器单管输出的激光光束经对应的慢轴准直透镜准直后，入射到对应的反射镜上；
[0022]所述反射镜阵列反射得到的N条相互平行且共面的激光光束经I个快轴准直透镜共同准直后输出。
[0023]可选地，所述反射镜阵列中的反射镜包括:反射平面镜，和/或，反射棱镜。
[0024]可选地，当所述激光光束阵列所在的平面与慢轴方向平行时，所述激光光束阵列中的N条相互平行且共面的激光光束的相邻间距大于等于激光光束在输出位置上沿快轴方向的光斑直径。
[0025]可选地，当所述激光光束阵列所在的平面与慢轴方向平行时，所述激光光束阵列中的N条相互平行且共面的激光光束的相邻间距大于等于激光光束在输出位置上沿慢轴方向的光斑直径。
[0026]依据本发明的另一个方面，提供了一种空间合束系统，该系统包括多个如上任一项所述的空间合束装置；
[0027]多个空间合束装置输出的激光光束阵列所在的平面相互平行或共面。
[0028]可选地，各空间合束装置输出的激光光束阵列所在的平面均与快轴方向平行；
[0029]或者，
[0030]各空间合束装置输出的激光光束阵列所在的平面均与慢轴方向平行。
[0031]由上述可知，综上所述，在本发明提供的技术方案中，激光器阵列中的每个激光器发出的激光光束被准直后入射到反射镜阵列中的相应反射镜上，由反射镜进行反射，反射镜阵列反射得到激光光束阵列并输出，其中，输出的激光光束阵列中的多条激光光束相互平行且共面，各激光光束从光源到输出位置所经历的光程相同，使得各激光光束在输出位置所在的平面上的光斑尺寸一致且沿一定方向排成一列，可见，本方案通过激光器阵列、反射镜阵列和准直器的相互配合，实现了对激光器阵列中的多个激光器发出的激光光束的空间合束，获得高功率的合束效果，进一步地，将多个空间合束装置组合在一起，得到空间合束系统，获得不同形式的合束后的激光光束分布。本方案原理简单、各部分配置合理、可实施性强、调节难度低、灵活性高，在保证合束后的功率效果的基础上，大大降低了对于激光光束进行空间合束的调节难度，易于扩展激光器阵列中的激光器数量，满足空间合束需求。
[0032]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】。
【附图说明】
[0033]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:
[0034]图1示出了现有技术中的空间合束装置的示意图；
[0035]图2A示出了根据本发明的实施例一的一种空间合束装置的俯视图；
[0036]图2B示出了根据本发明实施例一的一种空间合束装置的正视图；
[0037]图3A示出了根据本发明的实施例二的一种空间合束装置的俯视图；
[0038]图3B示出了根据本发明的实施例二的一种空间合束装置的正视图；
[0039]图4A示出了根据本发明实施例三的一种空间合束装置的俯视图；
[0040]图4B示出了根据本发明实施例三的空间合束装置输出的激光光束阵列的光强分布示意图；
[0041]图5A示出了根据本发明一个实施例的一种空间合束系统的示意图；
[0042]图5B示出了根据本发明一个实施例的一种空间合束系统的俯视图；
[0043]图5C示出了根据本发明一个实施例的一种空间合束系统的正视图；
[0044]图f5D示出了根据本发明一个实施例的空间合束系统输出的光强分布示意图；
[0045]图5E示出了根据本发明另一个实施例的空间合束系统输出的光强分布示意图。
【具体实施方式】
[0046]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。
[0047]建立X轴、y轴和z轴，X轴为横轴，z轴为纵轴，y轴为竖轴，构成右手空间直角坐标系x-y-z，依据该右手空间直角坐标系对本发明提供的空间合束装置及系统进行说明，在以下的实施例中，纵轴对应于激光光束的快轴方向，横轴对应于激光光束的慢轴方向。