台阶反射镜合束装置的制作方法

本实用新型涉及激光设备领域，具体地说，涉及一种台阶反射镜合束装置。

背景技术：

半导体激光器有着成本低，寿命长，体积小，可靠性高等优点，在工业加工，泵浦，医疗，通信等方面都有广泛的应用前景。能否进一步提高半导体激光器的亮度是制约半导体激光器未来发展的一个重要因素。激光光束的亮度由输出功率的大小和光束质量决定，功率越大，光束质量越好，亮度就越高，半导体激光器的应用领域也更加广泛。

合束技术是当前实现高亮度半导体激光器的常用手段，常规合束技术包括光束整形、偏振合束和波长合束等。光束整形通过平衡快慢轴方向的光参数积来提高光束质量，但激光亮度并没有提升；偏振合束通过将两个偏振方向的光合为一束，亮度只能提高到两倍；波长合束受到镀膜技术的限制，合束单元数一般不超过5个，对功率和亮度的提高也有限。

空间合束是目前应用最广泛的合束技术之一，空间合束通过使用反射镜等光学元件，将多束激光合为一束。空间合束的优点在于结构简单，合束单元数量不受限制，通常可以与其他合束技术共同使用来获得高功率高亮度的激光输出。

常规的空间合束中每一路发光单元至少对应一个反射镜，并且需要单独调整每一路发光单元对应的反射镜。当发光单元的数量较多时，调节过程繁琐，对准难度高，可靠性低。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种台阶反射镜合束装置，通过一体化台阶反射镜解决现有技术中空间合束装置调节过程繁琐，对准难度高，可靠性低的问题。

本实用新型的实施例提供一种台阶反射镜合束装置，包括：一体化台阶反射镜，包括多个沿第一方向依次排列的反射部件，每个反射部件包括两个相互垂直且与所述第一方向各自呈45°的反射面，所述一体化台阶反射镜的各反射部件的高度沿所述第一方向阶梯式递增；多组沿所述第一方向等间距排列的激光器组件，每组激光器组件包括两个相对一所述反射部件对称设置的半导体激光器，所述半导体激光器发射激光束至所述反射面；每组激光器组件的高度与其对应反射部件的高度相同，所述一体化台阶反射镜的各反射面将入射的激光束沿所述第一方向的相反方向反射。

优选地，上述的台阶反射镜合束装置还包括输出耦合镜，所述输出耦合镜设于激光束的反射路径上，所述输出耦合镜耦合各反射面反射的激光束，形成合束输出。

优选地，上述的台阶反射镜合束装置中，所述一体化台阶反射镜中相邻两反射部件的高度差相等。

优选地，上述的台阶反射镜合束装置中，相邻两反射部件的高度差大于激光束的光斑尺寸。

优选地，上述的台阶反射镜合束装置中，所述一体化台阶反射镜还包括底部部件，各反射部件均设于所述底部部件上；所述底部部件和各反射部件一体成型。

优选地，上述的台阶反射镜合束装置中，所述底部部件的材料是玻璃、金属、或碳化硅陶瓷。

优选地，上述的台阶反射镜合束装置中，所述反射部件的反射面镀高反膜，所述高反膜的反射率大于99％。

优选地，上述的台阶反射镜合束装置中，所述半导体激光器与所述反射面之间设有快轴准直镜和/或慢轴准直镜，所述快轴准直镜和/或慢轴准直镜准直从所述半导体激光器发射的激光束，并入射至所述反射面。

优选地，上述的台阶反射镜合束装置中，所述一体化台阶反射镜的部分或全部反射部件替换为具有一个反射面，与该具有一个反射面的反射部件对应的激光器组件替换为具有一正对所述反射面设置的半导体激光器。

优选地，上述的台阶反射镜合束装置中，所述半导体激光器替换为：光纤激光器、固体激光器、或气体激光器。

优选地，上述的台阶反射镜合束装置中，所述半导体激光器发射的激光束的波长范围为780nm～1000nm。

本实用新型通过一体成型的一体化台阶反射镜实现空间合束，无需单独调整每个反射部件，直接以一体化台阶反射镜作为调节光路的基准，具有调节过程简便，对准难度低，可靠性高等优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本实用新型实施例中台阶反射镜合束装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中一体化台阶反射镜的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

图1示出一种台阶反射镜合束装置，图2示出一种一体化台阶反射镜，结合图1和图2所示，本实用新型的台阶反射镜合束装置包括：

一体化台阶反射镜1，包括多个沿第一方向X依次排列的反射部件11，每个反射部件11包括两个相互垂直且与第一方向X各自呈45°的反射面110，一体化台阶反射镜1的各反射部件11的高度沿第一方向X阶梯式递增。

具体可参照图2所示，一体化台阶反射镜1包括多个反射部件11(不以图中所示的数量为限)沿第一方向X依次排列，该多个反射部件11的高度沿第一方向X呈阶梯式递增。并且该一体化台阶反射镜1的多个反射部件11一体化加工而成，是一个整体的光学元件。

多组沿第一方向X等间距排列的激光器组件2，每组激光器组件2包括两个相对一反射部件11对称设置的半导体激光器21，半导体激光器21发射激光束至反射面110；

每组激光器组件2的高度与其对应反射部件11的高度相同，一体化台阶反射镜1的各反射面110将入射的激光束沿第一方向X的相反方向反射。

具体来说，各组激光器组件2与各个反射部件11匹配设置，各组激光器组件2之间沿第一方向X的距离与各个反射部件11的中心沿第一方向X的距离相等，各组激光器组件2沿第一方向X的高度也呈阶梯式递增，从而与各个反射部件11的高度相匹配。且每组激光器组件2包括两个半导体激光器21，分别正对对应反射部件11的两个反射面110设置。半导体激光器21发射激光束至反射面110，反射面110将入射的激光束沿与第一方向X相反的方向反射。由于一体化台阶反射镜1的各个反射部件11的高度阶梯式递增，且每个反射部件11的两个反射面110相互垂直且与第一方向X各自呈45°，经一体化台阶反射镜1的各个反射面110反射后，从各个半导体激光器21发射的激光束形成沿与第一方向X的相反方向出射的多束激光束。

进一步的，台阶反射镜合束装置还包括输出耦合镜3，设于激光束的反射路径(即第一方向X的相反方向的路径)上，输出耦合镜3耦合各反射面110反射的激光束，形成合束输出。

进一步的，在优选的实施例中，一体化台阶反射镜1中相邻两反射部件11的高度差相等，也即一体化台阶反射镜1的各个反射部件11的高度沿第一方向X等差递增，且更优选的相邻两反射部件11的高度差略大于激光束的光斑尺寸，使得经反射面110反射形成的多束激光束互不干扰。

一体化台阶反射镜1还包括底部部件12，各反射部件11均设于底部部件12上，底部部件12和各反射部件11由一体成型，形成一个整体的光学元件。底部部件11的高度是均匀的，使各个反射部件11的高度稳定可控。一体化台阶反射镜1可以由单块玻璃、单块金属、或单块碳化硅陶瓷一体成型，形成具有底部部件12和多个反射部件11的整体光学元件。

进一步的，一体化台阶反射镜1的各个反射部件11的反射面110镀高反膜，高反膜的反射率大于99％，使入射至反射面110的激光束实现全反射，提高激光束合束输出的亮度。

进一步的，在优选的实施例中，在半导体激光器21和反射面110之间可以设置快轴准直镜和/或慢轴准直镜(图中将快轴准直镜和慢轴准直镜统一标示为22)。具体来说，在一些实施例中，可以在半导体激光器21和反射面110之间设置快轴准直镜22；在一些实施例中，可以在半导体激光器21和反射面110之间设置慢轴准直镜22；在一些实施例中，可以在半导体激光器21和反射面110之间同时设置快轴准直镜22和慢轴准直镜22。快轴准直镜/慢轴准直镜22准直从半导体激光器21发射的激光束，并将准直后的激光束入射至反射面110，以保证经反射面110反射的激光束均沿第一方向X的相反方向射出。

在一些实施例中，一体化台阶反射镜1的部分或全部反射部件11可以替换为具有一个反射面110，对应地，与该具有一个反射面110的反射部件11对应的激光器组件2替换为具有一个正对该反射面110设置的半导体激光器21。也就是说，一体化台阶反射镜1的一些反射部件11可以只具有一个反射面110，与之对应的激光器组件2则只具有正对该反射面110设置的一个半导体激光器21。在优选的实施例中，一体化台阶反射镜1的半数反射部件11，更优选地是全部反射部件11具有两个反射面110，以充分利用反射面110反射光束，提高经合束后的激光亮度。

在一些实施例中，激光器组件2中的半导体激光器21可以替换为光纤激光器、固体激光器、或气体激光器。各个激光器发射的激光波长范围优选为780nm～1000nm。

综上，本实用新型的台阶反射镜合束装置通过一体成型的一体化台阶反射镜1实现空间合束，无需单独调整每个反射部件11，直接以一体化台阶反射镜1作为调节光路的基准，具有调节过程简便，对准难度低，可靠性高等优点。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。