一种用于激光加工的高功率半导体激光光源系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于激光加工的高功率半导体激光光源系统。该高功率半导体激光器光源系统的半导体激光器叠阵具有多个巴条，多个巴条整体划分为A、B两组，A、B两组巴条的偏振态一致；所述的整形模块包括二分之一波片、反射镜及偏振合束片；偏振合束片设置于A组巴条出光光路上，反射镜设置于B组巴条出光光路上，反射镜镜面与偏振合束片平行设置，所述二分之一波片设置于反射镜的入射光路或反射光路上，使得B组巴条的激光与A组巴条的激光在偏振合束片处形成合束出射。本发明光学系统结构简明，且反射镜和偏振合束片放置位置可紧靠半导体激光器，使得系统体积较小；选用偏振态一致的半导体激光器叠阵，加工方便，实现成本较低。
【专利说明】一种用于激光加工的高功率半导体激光光源系统
【技术领域】
[0001]本发明属于激光加工【技术领域】，涉及一种高功率半导体激光光源系统。
【背景技术】
[0002]高功率半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长等优点，已广泛用于激光加工、激光医疗、激光显示及科学研究领域，成为新世纪发展快、成果多、学科渗透广、应用范围大的核心器件。半导体激光器正朝着高功率的方向发展，尤其在激光加工等领域，半导体激光器的千瓦级连续输出已成为必然需求。并且随着对加工件的加工深度增大，更高输出功率，更小光斑的半导体激光器急需研制。但是，与其他激光器相比，半导体激光器的光束质量比较差，快慢轴的光束质量不均匀，远场光强呈椭圆高斯分布，聚焦难度较大，实现较小光斑的激光输出不易。
[0003]半导体激光器慢轴方向BPP (光束质量参数)很大，其慢轴方向光束质量很差，而快轴方向BPP(光束质量参数)比较小，这样同一巴条类半导体激光器快轴方向和慢轴方向BPP不匹配限制了其应用，需平衡快轴方向和慢轴方向的BPP，需要复杂的光学整形来实现。
[0004]一般用多个棱镜进行切割重排的光学整形方式，此种方法是将BPP大的方向的压力分担到BPP小的方向，切割重排形式复杂，能量损失大。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种用于激光加工的高功率半导体激光光源系统。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]一种用于激光加工的高功率半导体激光器光源系统，包括半导体激光叠阵和整形模块；半导体激光器叠阵具有多个巴条，多个巴条整体划分为A、B两组，A、B两组巴条的偏振态一致；所述的整形模块包括二分之一波片、反射镜及偏振合束片；所述偏振合束片设置于A组巴条出光光路上,所述反射镜设置于B组巴条出光光路上,反射镜镜面与偏振合束片平行设置，所述二分之一波片设置于反射镜的入射光路或反射光路上，使得B组巴条的激光经反射至偏振合束片与A组巴条的激光合束出射。
[0008]上述反射镜和偏振合束片均在所处光路中成45度角设置。
[0009]上述A组巴条与B组巴条数量相等。
[0010]根据半导体激光器叠阵中相邻巴条的间距，也可以调整反射镜、偏振合束片的位置，使得B组巴条的激光在偏振合束片处与A组巴条的激光插空合束出射。即，反射镜与偏振合束器错开排列,偏振合束器反射的光与透射的光错位进行合束，偏振合束器的功率压力较小，若合束在一起偏振合束器所承载的功率密度阈值要求较高；而且合束后的光斑均匀性好。
[0011]本发明具有以下优点:
[0012]本发明光学系统结构简明，仅利用二分之一波片、反射镜及偏振合束片这三种常见的光学器件，即实现了高功率激光输出。反射镜和偏振合束片放置位置可紧靠半导体激光器，使得系统体积较小。
[0013]本发明选用偏振态一致的半导体激光器叠阵，加工方便，实现成本较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的一个实施例的示意图。
[0015]图2为本发明的另一个实施例的示意图。
[0016]图3为图1等同的一个实施例的示意图。
[0017]附图标号说明:
[0018]1-半导体激光器叠阵A组巴条；2_半导体激光器叠阵B组巴条；3_二分之一波片；4-反射镜；5_偏振合束片；6_整形模块；7-A组巴条所发射激光；8-B组巴条经过二分之一波片后所发射的激光；9_合束后的激光；10_半导体激光器叠阵；11_直接出射的激光。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，该高功率半导体激光器光源系统包括半导体激光叠阵、整形模块；半导体激光器叠阵10具有多个巴条，将所有巴条分成A、B两组。A组巴条I和B组巴条2的偏振态一致。整形模块5包括二分之一波片3、反射镜4及偏振合束片5 ;其中偏振合束片对TE (或TM)进行透射，对TM (或TE)进行反射。在A组巴条I激光出射方向设置偏振合束片5，在B组巴条2激光出射方向依次设置二分之一波片3、反射镜4，或者也可以将二分之一波片3设置于反射镜4与偏振合束片5之间的反射光路上(如图2所示)。
[0020]半导体激光器叠阵10偏振态为TE (或TM)，A组巴条的激光透射偏振合束片5，B组巴条的激光出射方向设置二分之一波片3将B组巴条的激光由偏振态TE (或TM)旋转为TM(或TE)，然后经过反射镜4反射至偏振合束片5，由于此时B组巴条的激光的偏振态与A组偏振态不同，因此，反射至偏振合束片5的B组巴条的激光经偏振合束片5反射，与透射偏振合束片5的A组巴条的激光形成合束。
[0021]如图3所示，半导体激光叠阵的所有巴条也可以整体划分为三个部分，即在前述A组巴条与B组巴条之间还间隔有少量巴条，相应的，偏振合束片与反射镜在出光光路径向上保持一定间隔，使得所述少量巴条的激光从偏振合束片与反射镜之间直接穿过出射。由于这部分少量的激光实际上未经过整形，不涉及整形模块，因此，该种实施方案可视作前述方案的等同方案，亦应在本发明的保护范围内。
[0022]本发明可以实现千瓦级以上的高功率输出。
【权利要求】
1.一种用于激光加工的高功率半导体激光器光源系统，包括半导体激光叠阵和整形模块；其特征在于:半导体激光器叠阵具有多个巴条，多个巴条整体划分为A、B两组，A、B两组巴条的偏振态一致；所述的整形模块包括二分之一波片、反射镜及偏振合束片；所述偏振合束片设置于A组巴条出光光路上,所述反射镜设置于B组巴条出光光路上,反射镜镜面与偏振合束片平行设置，所述二分之一波片设置于反射镜的入射光路或反射光路上，使得B组巴条的激光与A组巴条的激光在偏振合束片处形成合束出射。
2.根据权利要求1所述的用于激光加工的高功率半导体激光器光源系统，其特征在于:反射镜和偏振合束片均在所处光路中成45度角设置。
3.根据权利要求1所述的用于激光加工的高功率半导体激光器光源系统，其特征在于:A组巴条与B组巴条数量相等。
4.根据权利要求1所述的用于激光加工的高功率半导体激光器光源系统，其特征在于:根据半导体激光器叠阵中相邻巴条的间距，调整反射镜、偏振合束片的位置，使得B组巴条的激光在偏振合束片处与A组巴条的激光插空合束出射。
【文档编号】H01S5/06GK103532015SQ201310524879
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】王敏, 蔡万绍, 王警卫, 刘兴胜 申请人:西安炬光科技有限公司