空间叠加耦合高功率半导体激光叠阵系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种空间叠加高功率半导体激光叠阵系统，包括第一半导体激光叠阵、第二半导体激光叠阵，第一半导体激光叠阵和第二半导体激光叠阵均由多个半导体激光巴条沿快轴方向叠加而成，该两个叠阵包含的巴条数量相同；还包括第一快轴准直透镜组、第二快轴准直透镜组、第一慢轴准直透镜列阵组、第二慢轴准直透镜列阵组、周期性空间耦合镜、慢轴扩束系统、聚焦镜；该系统中的两路激光叠阵在空间上通过周期性空间耦合镜叠加输出高功率激光，光束准直采用快轴准直透镜和慢轴准直透镜列阵来实现，保持高亮度和线偏振的特性，同时，加入了反馈光隔离系统保护内部器件。有效解决了现有半导体激光器工艺的复杂性问题，输出高功率的条形均匀光斑。
【专利说明】空间叠加耦合高功率半导体激光叠阵系统
【技术领域】
[0001]本发明属于激光【技术领域】，具体涉及一种空间叠加耦合高功率半导体激光叠阵系统。
【背景技术】
[0002]激光由于亮度高、功率密度高、热作用区域小，材料加工作用时间短、加工速度快、非接触加工，无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件可对多种金属、非金属加工，特别是高硬度、高脆性及高熔点材料与数控系统配合组成激光加工中心，热影响区小，工件变形小、后续加工量小生产效率高、加工质量稳定可靠，解决了许多常规方法无法解决的难题，大大提高了工作效率和加工质量，目前，发达国家的制造业已经步入“光加工”时代。在激光加工业中，半导体激光器由于体积小、质量轻、效率高、寿命长及性价比高而引起人们的广泛重视。近年来工业用的半导体激光器的功率和效率的大大提高，使之在材料处理领域的应用得到极大关注。
[0003]由于工业应用激光器输出功率不断提高，而要得到高的激光输出功率，垂直叠阵成为目前的首选结构。垂直叠阵封装的主要技术挑战是光束质量、光谱控制及偏振特性的控制问题，垂直叠阵半导体激光器各巴条之间产生的热相互干扰、水流不均匀导致巴条的冷却温度不均匀都将导致巴条的波长漂移和光谱展宽。光束控制包括输出光斑尺寸控制、光强密度均匀控制和光束传输方向控制，因此需要设计和安装光束整形及叠加耦合系统，以保证高功率输出、光束质量及指向控制。
[0004]目前，为了得到高的激光输出功率，通常将两个半导体激光叠阵通过偏振耦合镜叠加起来。在现有的半导体激光叠阵通过偏振镜耦合叠加的结构中，通常将两个半导体激光叠阵垂直放置，输出光均为水平偏振，要实现偏振镜稱合叠加，其中一路在光路中设有要放入1/2波片用于将该路激光偏振方向旋转90度变为垂直偏振，且两个半导体激光叠阵的光路的交界面上安装有一个偏振镜用于将两路激光通过偏振镜耦合叠加。该偏振镜的使用主要存在以下三个问题:1)该偏振镜在光路中应按布儒斯特角59.4°放置，但该角度在实际制作过程中不易控制，角度的微偏会使得能量损耗过大；2)该偏振镜也可做成45度正入射，但这种角度下，其膜层设计比较复杂，工艺上很难实现，通常结果损耗比较大。3)输出的光不是线偏振光，无法通过加入反馈保护系统对激光器内部器件进行有效保护。同时，在半导体激光叠阵光路上设置的O级1/2波片通常胶合安装，高功率激光通过时易损坏。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种空间叠加耦合高功率半导体激光叠阵系统，该系统中的两路激光叠阵在空间上通过周期性空间耦合镜叠加输出高功率激光，光束准直采用快轴准直透镜和慢轴准直透镜列阵来实现，保持高亮度和线偏振的特性，同时，加入了反馈光隔离系统保护内部器件。有效解决了现有半导体激光器工艺的复杂性问题，输出高功率的条形均匀光斑。[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案予以解决:
[0007]—种空间叠加高功率半导体激光叠阵系统，包括第一半导体激光叠阵、第二半导体激光叠阵，所述第一半导体激光叠阵和第二半导体激光叠阵均由多个半导体激光巴条沿快轴方向叠加而成，且该两个叠阵包含的半导体激光巴条数量相同；还包括第一快轴准直透镜组、第二快轴准直透镜组、第一慢轴准直透镜列阵组、第二慢轴准直透镜列阵组、周期性空间耦合镜、慢轴扩束系统、聚焦镜；其中:
[0008]所述第一快轴准直透镜组和第二快轴准直透镜组均由与半导体激光叠阵中半导体激光巴条个数相同的多个准直透镜组成；第一快轴准直透镜组的数量与第一半导体激光叠阵中半导体激光巴条的数量相同；第二快轴准直透镜组中准直透镜的数量与第二半导体激光叠阵中半导体激光巴条的数量相同；第一慢轴准直透镜列阵组和第二慢轴准直透镜列阵组均由多个准直透镜列阵组成；第一慢轴准直透镜列阵组中准直透镜列阵的数量与第一半导体激光叠阵中半导体激光巴条的数量相同；第二慢轴准直透镜列阵组中准直透镜列阵的数量与第二半导体激光叠阵中半导体激光巴条的数量相同；
[0009]所述第一快轴准直透镜组中的每个准直透镜相对于第一半导体激光叠阵中对应的半导体激光巴条平行且同心放置，且两者之间的距离为该准直透镜的焦距；第二快轴准直透镜组中的每个准直透镜与第二半导体激光叠阵中对应的半导体激光巴条平行且同心放置，且两者之间的距离为快轴准直透镜的焦距；第一慢轴准直透镜列阵组的每个准直透镜列阵相对于第一半导体激光叠阵中对应的巴条平行且同心放置，且两者之间的距离为该慢轴准直透镜列阵的焦距；第二慢轴准直透镜列阵组的每一个准直透镜列阵相对于第二半导体激光叠阵中相对应的巴条平行且同心放置，且两者之间的距离为该慢轴准直透镜列阵的焦距；
[0010]所述第一半导体激光叠阵发出的光束依次经第一快轴准直透镜组、第一慢轴准直透镜列阵组在快、慢轴方向上进行准直后成为第一平行光，第一平行光中由每个半导体激光巴条发出的光束的尺寸为二分之一巴条间距；第二半导体激光叠阵发出的光束依次经第二快轴准直透镜组、第二慢轴准直透镜列阵组在快、慢轴方向进行准直后成为第二平行光，第二平行光中由每个半导体激光巴条发出的光束的尺寸为二分之一巴条间距；周期性空间耦合镜所在面与第一平行光、第二平行光的夹角均为45°，第一平行光经周期性空间耦合镜全部透过，第二平行光以垂直于第一平行光的方向到达周期性空间耦合镜，经周期性空间耦合镜进行45°反射后，与通过周期性空间耦合镜的第一平行光同向且相互叠加，叠加光束经慢轴扩束系统调整慢轴扩束倍数，最后经聚焦透镜聚焦后输出。
[0011]本发明还包括如下其他技术特征:
[0012]所述周期性空间耦合镜为周期性装置，其一个周期内的上面1/2周期为45°全透，下面1/2周期45°高反，其一个周期宽度与半导体激光巴条的间距相等。
[0013]所述周期性空间耦合镜由二分之一巴条间距宽度的多个45°反射镜按二分之一巴条间距排列并固定为一体而成，或采用一整块45°反射镜用激光沿水平方向刻蚀而成。
[0014]该系统还包括由偏振镜、四分之一波片和挡光器组成的反馈光隔离保护系统，所述偏振镜和四分之一波片设置在慢轴扩束系统和聚焦透镜之间，偏振镜与周期性空间耦合镜平行设置，挡光器设置在偏振镜的一侧；经慢轴扩束系统后的光束先到达偏振镜，偏振镜的水平偏振的光经过四分之一波片偏振方向旋转45度，经过加工工件表面反射回来后再次通过该四分之一波片偏振方向又旋转45度，两次通过该四分之一波片偏振方向工旋转90度，即由水平偏振变成垂直偏振，再次到达偏振镜后被高反至挡光器，挡光器将上述光束导出。
[0015]所述第一半导体激光叠阵I和第二半导体激光叠阵中每个半导体激光巴条在快轴方向准直后的光束尺寸为二分之一巴条间距，第二半导体激光叠阵在快轴方向上比第一半导体激光叠阵I高出二分之一巴条间距；周期性空间耦合镜比第二半导体激光叠阵在快轴方向高出四分之一巴条间距，比第一半导体激光叠阵在快轴方向上高出四分之三巴条间距。
[0016]所述挡光器采用设有45度锥形凹面金属块，在其凹面上涂有黑色。
[0017]所述第一半导体激光叠阵和第二导体激光叠阵均采用由976nm、功率为120W的25个半导体激光巴条沿快轴方向叠加而成的3000瓦的叠阵。
[0018]与现有的半导体激光叠阵系统相比较，本发明的优点如下:
[0019]1、采用两个半导体激光叠阵作为光源，经快慢轴方向的依次准之后，通过周期性空间耦合镜耦合空间叠加，保证了高功率线偏振输出均匀光斑输出，也使得加入反馈光隔离保护系统来避免激光器内部遭受损坏变得可行。
[0020]2、由偏振镜、四分之一波片和挡光器组成的反馈光隔离保护系统的设置使的系统工作安全稳定，且能够提高系统使用寿命。
[0021]3、慢轴扩束系统的设置能够实现加工需要的均匀可调的条形光斑。
[0022]4、聚焦透镜的设置能够实现加工工件上激光功率密度可调。
[0023]5、结构简单紧凑，效率高，性能稳定，易于安装和调试。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明的空间叠加耦合高功率半导体激光叠阵系统的结构原理图。
[0025]图2是实施例中第一半导体激光叠阵或第二半导体激光叠阵的结构示意图，叠阵包括25条半导体激光巴条。
[0026]图3是实施例中周期性空间耦合镜的结构示意图，包括25个周期。
[0027]图4是实施例中第一半导体激光叠阵、第二半导体激光叠阵和周期性空间耦合镜在快轴方向上的空间分布示意图。
[0028]图5是由偏振镜、四分之一波片和挡光器组成的反馈光隔离保护系统的原理图。
[0029]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步解释说明。
【具体实施方式】
[0030]如图1所示，本发明的空间叠加高功率半导体激光叠阵系统，包括第一半导体激光叠阵1、第二半导体激光叠阵2、第一快轴准直透镜组3、第二快轴准直透镜组4、第一慢轴准直透镜列阵组5、第二慢轴准直透镜列阵组6、周期性空间耦合镜7、慢轴扩束系统8、聚焦镜9、偏振镜11、四分之一波片12和挡光器13。
[0031]如图2所示，第一半导体激光叠阵I和第二半导体激光叠阵2均由多个半导体激光巴条沿快轴方向叠加而成，且该两个叠阵包含的半导体激光巴条数量相同；半导体激光巴条的波长和功率根据激光系统输出需要确定。[0032]第一快轴准直透镜组3和第二快轴准直透镜组4均由多个准直透镜组成；第一快轴准直透镜组3的数量与第一半导体激光叠阵I中半导体激光巴条的数量相同。第二快轴准直透镜组4中准直透镜的数量与第二半导体激光叠阵2中半导体激光巴条的数量相同。第一慢轴准直透镜列阵组5和第二慢轴准直透镜列阵组6均由多个准直透镜列阵组成；第一慢轴准直透镜列阵组5中准直透镜列阵的数量与第一半导体激光叠阵I中半导体激光巴条的数量相同。第二慢轴准直透镜列阵组6中准直透镜列阵的数量与第二半导体激光叠阵2中半导体激光巴条的数量相同。准直透镜为常规光学元件，可根据需要进行选择。
[0033]其中，第一快轴准直透镜组3中的每个准直透镜相对于第一半导体激光叠阵I中对应的半导体激光巴条平行且同心放置，且两者之间的距离为该准直透镜的焦距；第二快轴准直透镜组4中的每个准直透镜与第二半导体激光叠阵2中对应的半导体激光巴条平行且同心放置，且两者之间的距离为快轴准直透镜的焦距。从而获得快轴方向均匀化的激光束输出；第一慢轴准直透镜列阵组5的每个准直透镜列阵相对于第一半导体激光叠阵中对应的巴条平行且同心放置，且两者之间的距离为该慢轴准直透镜列阵的焦距；第二慢轴准直透镜列阵组6的每个准直透镜列阵相对于第二半导体激光叠阵中相对应的巴条平行且同心放置，且两者之间的距离为该慢轴准直透镜列阵的焦距。
[0034]周期性空间耦合镜7为本发明的关键部件，如图3所示，周期性空间耦合镜7的一个周期内，上面1/2周期为45°全透，下面1/2周期45°高反，一个周期宽度与巴条间距相等。实际制作时，可采用二分之一巴条间距宽度的多个45°反射镜按二分之一巴条间距排列并固定为一体，也可采用一整块45°反射镜用激光沿水平方向刻蚀形成，周期为巴条间距。
[0035]慢轴扩束系统8为常规光学元件，目前供应厂商比如美国的Thorlabs,德国的LIM0,中国的Dayoptics等,可根据需要进行选择。
[0036]聚焦镜9、偏振镜11、四分之一波片12均为常规光学元件，目前供应厂商如美国的Thorlabs,德国的LIM0,中国的Dayoptics等,可根据需要进行选择。偏振镜11与周期性空间耦合镜7平行设置。
[0037]挡光器13设置在偏振镜11的一侧。
[0038]如图1、图4所示，第一半导体激光叠阵I发出的光束依次经第一快轴准直透镜组
3、第一慢轴准直透镜列阵组5在快、慢轴方向上进行准直后成为第一平行光，第一平行光中由每个半导体激光巴条发出的光束的尺寸为二分之一巴条间距；第二半导体激光叠阵2发出的光束依次经第二快轴准直透镜组4、第二慢轴准直透镜列阵组6在快、慢轴方向进行准直后成为第二平行光，第二平行光中由每个半导体激光巴条发出的光束的尺寸为二分之一巴条间距；第一平行光经周期性空间耦合镜7全部透过，第二平行光以垂直于第一平行光的方向到达周期性空间耦合镜，经周期性空间耦合镜7进行45°反射后，与通过周期性空间耦合镜7的第一平行光同向且相互叠加，叠加光束经慢轴扩束系统8调整慢轴扩束倍数；然后经偏振镜11后进入四分之一波片12，最后经聚焦透镜9聚焦后输出。
[0039]本发明的系统的各部件的作用如下:
[0040]第一半导体激光叠阵I和第二半导体激光叠阵2作为光源在空间上叠加，保证获得满足工业加工需要的高输出功率。第一快轴准直透镜组3和第二快轴准直透镜组4分别对第一半导体激光叠阵I和第二半导体激光叠阵2的快轴光束进行准直；第一慢轴准直透镜列阵组5和第二慢轴准直透镜列阵组6分别对第一半导体激光叠阵I和第二半导体激光叠阵2的慢轴光束进行准直，以获得快、慢轴均匀化的激光束输出。周期性空间耦合镜7构成第一半导体激光叠阵I和第二半导体激光叠阵2在空间上叠加耦合提高输出功率，并保持高亮度和线偏振的特性。慢轴扩束系统8可根据需要进行焦距选择，调整慢轴扩束倍数以满足对条形光斑长度的调节。聚焦透镜9可根据需要进行焦距选择以满足加工工件10对激光功率密度和锐利长度的要求。偏振镜11、四分之一波片12和挡光器13构成反馈光隔离保护系统(如图5所示)，用于避免反馈光返回系统对系统造成伤害。其原理是:偏振镜11是对水平偏振光高透、垂直偏振光高反的偏振耦合镜。透过偏振镜11的水平偏振的光经过四分之一波片12偏振方向旋转45度，经过加工工件表面反射回来后再次通过该四分之一波片12偏振方向又旋转45度,两次通过该四分之一波片12偏振方向工旋转90度，由原来水平偏振变成垂直偏振，再次到达偏振镜11后被高反至挡光器13，挡光器13将上述光束导出，以避免光束反射回原光路对激光器造成永久损害。
[0041]本发明的系统的工作原理:
[0042]如图1、图5所示，第一快轴准直透镜组3和第二快轴准直透镜组4分别对第一半导体激光叠阵1、第二半导体激光叠阵2进行快轴和慢轴方向准直，获得快、慢轴光束质量均匀化的激光束。每个半导体激光叠阵中的半导体激光巴条在快轴方向准直后光束尺寸控制在巴条间距的一半，第一半导体激光叠阵1、第二半导体激光叠阵2上相对应的半导体激光巴条在快轴方向的空间距离为二分之一巴条，使得第一半导体激光叠阵I所有半导体激光巴条输出的平行光束经周期性空间耦合镜7全部透过，而第二半导体激光叠阵2输出的平行光束经周期性空间耦合镜7全部45°反射，透射光(第一平行光)和反射光(第二平行光)经周期性空间耦合镜7后空间叠加，实现高功率输出，并保证了输出光线偏振特性，使整个系统很方便加入反馈光隔离保护系统。从周期性空间耦合镜7输出的光束通过慢轴扩束系统8，后向反馈光两次经过四分之一波片12后偏振方向改变90°入射到偏振镜11，经偏振镜11反射至挡光器13，挡光器13上的锥形凹面涂黑，以避免反馈光返回对系统造成伤害；最后光束经聚焦镜9后聚焦到工件10的表面对其加工处理，聚焦透镜9的后焦面与加工工件10表面重合。
[0043]以下是发明人给出的一个实施例。
[0044]实施例:
[0045]遵循本发明的技术方案，本实施例的空间叠加耦合高功率半导体激光叠阵系统，包括第一半导体激光叠阵1、第二半导体激光叠阵2、第一快轴准直透镜组3、第二快轴准直透镜组4、第一慢轴准直透镜列阵组5、第二慢轴准直透镜列阵组6、周期性空间耦合镜7、慢轴扩束系统8、聚焦镜9、偏振镜11、四分之一波片12和挡光器13。其中:
[0046]第一半导体激光叠阵1、第二导体激光叠阵2相同，它们均采用由976nm、功率为120W的25个半导体激光巴条沿快轴方向叠加而成的3000瓦的叠阵。第一半导体激光叠阵
1、第二导体激光叠阵2的总功率为6000瓦。如图3所示，周期性空间耦合镜7采用25个宽二分之一巴条间距的45°反射镜按二分之一巴条间距在空间上排布叠加而成。挡光器13采用设有45度锥形凹面金属块，在其凹面上涂有黑色。
[0047]在第一半导体激光叠阵I的光路上依次设置第一快轴准直透镜3、第一慢轴准直透镜列阵5、周期性空间耦合镜7、慢轴扩束系统8、偏振镜11、四分之一波片12和聚焦镜9 ；其中，第一快轴准直透镜3、第一慢轴准直透镜列阵5、慢轴扩束系统8、聚焦镜9和四分之一波片12均与第一半导体巴条激光阵列I所在面平行且同心设置；在第二半导体激光叠阵2的光路上依次设置第二快轴准直透镜4、第二慢轴准直透镜列阵6和周期性空间耦合镜7。
[0048]第一半导体激光叠阵I输出的光束在快轴和慢轴方向准直后成为第一平行光，第二半导体激光叠阵2输出的光束在快轴和慢轴方向准直后成为第二平行光，第二平行光与第一平行光相垂直。周期性空间耦合镜7所在面与第一平行光、第二平行光的夹角均为45°。第一平行光从周期性空间耦合镜7全部通过，第二平行光到达周期性空间耦合镜7的反射面。
[0049]如图4所示，第一半导体激光叠阵I和第二半导体激光叠阵2中每个半导体激光巴条在快轴方向准直后的光束尺寸为二分之一巴条间距，第二半导体激光叠阵2在快轴方向上比第一半导体激光叠阵I高出二分之一巴条间距；周期性空间耦合镜7比第二半导体激光叠阵2在快轴方向高出四分之一巴条间距，比第一半导体激光叠阵I在快轴方向上高出四分之三巴条间距。这样设计的目的:第一半导体激光叠阵I中每个半导体激光巴条准直后的光束能够透过周期性空间耦合镜7，而第二半导体激光叠阵2每个巴条准直后的光束刚好入射到周期性空间耦合镜7上对应的45°反射镜上，从而与第一半导体激光叠阵I的第一平行光在空间上叠加输出。
【权利要求】
1.一种空间叠加高功率半导体激光叠阵系统，包括第一半导体激光叠阵(I)、第二半导体激光叠阵(2)，所述第一半导体激光叠阵(I)和第二半导体激光叠阵(2)均由多个半导体激光巴条沿快轴方向叠加而成，且该两个叠阵包含的半导体激光巴条数量相同；其特征在于，还包括第一快轴准直透镜组(3)、第二快轴准直透镜组(4)、第一慢轴准直透镜列阵组(5)、第二慢轴准直透镜列阵组(6)、周期性空间耦合镜(7)、慢轴扩束系统(8)、聚焦镜(9);其中: 所述第一快轴准直透镜组(3)和第二快轴准直透镜组(4)均由与半导体激光叠阵中半导体激光巴条个数相同的多个准直透镜组成；第一快轴准直透镜组(3)中准直透镜的数量与第一半导体激光叠阵(I)中半导体激光巴条的数量相同；第二快轴准直透镜组(4)中准直透镜的数量与第二半导体激光叠阵(2)中半导体激光巴条的数量相同；第一慢轴准直透镜列阵组(5)和第二慢轴准直透镜列阵组(6)均由多个准直透镜列阵组成；第一慢轴准直透镜列阵组(5)中准直透镜列阵的数量与第一半导体激光叠阵(I)中半导体激光巴条的数量相同；第二慢轴准直透镜列阵组(6)中准直透镜列阵的数量与第二半导体激光叠阵(2)中半导体激光巴条的数量相同； 所述第一快轴准直透镜组(3)中的每个准直透镜相对于第一半导体激光叠阵(I)中对应的半导体激光巴条平行且同心放置，且两者之间的距离为该准直透镜的焦距；第二快轴准直透镜组(4)中的每个准直透镜与第二半导体激光叠阵(2)中对应的半导体激光巴条平行且同心放置，且两者之间的距离为快轴准直透镜的焦距；第一慢轴准直透镜列阵组(5)的每个准直透镜列阵相对于第一半导体激光叠阵中对应的巴条平行且同心放置，且两者之间的距离为该慢轴准直透镜列阵的焦距；第二慢轴准直透镜列阵组(6)的每一个准直透镜列阵相对于第二半导体激光叠阵中相对应的巴条平行且同心放置，且两者之间的距离为该慢轴准直透镜列阵的焦距； 所述第一半导体激光叠阵(I)发出的光束依次经第一快轴准直透镜组(3)、第一慢轴准直透镜列阵组(5)在快、慢轴方向上进行准直后成为第一平行光，第一平行光中由每个半导体激光巴条发出的光束的尺寸为二分之一巴条间距；第二半导体激光叠阵(2)发出的光束依次经第二快轴准直透镜组(4)、第二慢轴准直透镜列阵组(6 )在快、慢轴方向进行准直后成为第二平行光，第二平行光中由每个半导体激光巴条发出的光束的尺寸为二分之一巴条间距；周期性空间耦合镜(7)所在面与第一平行光、第二平行光的夹角均为45°，第一平行光经周期性空间耦合镜(7)全部透过，第二平行光以垂直于第一平行光的方向到达周期性空间耦合镜，经周期性空间耦合镜(7)进行45°反射后，与通过周期性空间耦合镜(7)的第一平行光同向且相互叠加，叠加光束经慢轴扩束系统(8)调整慢轴扩束倍数，最后经聚焦透镜(9)聚焦后输出。
2.如权利要求1所述的空间叠加高功率半导体激光叠阵系统，其特征在于，所述周期性空间耦合镜(7)为周期性装置，其一个周期内的上面1/2周期为45°全透，下面1/2周期45°高反，其一个周期宽度与半导体激光巴条的间距相等。
3.如权利要求2所述的空间叠加高功率半导体激光叠阵系统，其特征在于，所述周期性空间耦合镜(7)由二分之一巴条间距宽度的多个45°反射镜按二分之一巴条间距排列并固定为一体而成，或采用一整块45°反射镜用激光沿水平方向刻蚀而成。
4.如权利要求1所述的空间叠加高功率半导体激光叠阵系统，其特征在于，还包括由偏振镜(11)、四分之一波片(12)和挡光器(13)组成的反馈光隔离保护系统，所述偏振镜(11)和四分之一波片(12)设置在慢轴扩束系统(8)和聚焦透镜(9)之间，偏振镜(11)与周期性空间耦合镜(7)平行设置，挡光器(13)设置在偏振镜(11)的一侧；经慢轴扩束系统(8)后的光束先到达偏振镜(11)，偏振镜(11)的水平偏振的光经过四分之一波片(12)偏振方向旋转45度，经过加工工件表面反射回来后再次通过该四分之一波片(12)偏振方向又旋转45度，两次通过该四分之一波片(12)偏振方向工旋转90度，即由水平偏振变成垂直偏振，再次到达偏振镜(11)后被高反至挡光器(13)，挡光器(13)将上述光束导出。
5.如权利要求1所述的空间叠加高功率半导体激光叠阵系统，其特征在于，所述第一半导体激光叠阵(I)和第二半导体激光叠阵(2)中每个半导体激光巴条在快轴方向准直后的光束尺寸为二分之一巴条间距，第二半导体激光叠阵(2)在快轴方向上比第一半导体激光叠阵(I)高出二分之一巴条间距；周期性空间耦合镜(7)比第二半导体激光叠阵(2)在快轴方向高出四分之一巴条间距，比第一半导体激光叠阵(I)在快轴方向上高出四分之三巴条间距。
6.如权利要求1所述的空间叠加高功率半导体激光叠阵系统，其特征在于，所述挡光器(13)采用设有45度锥形凹面金属块，在其凹面上涂有黑色。
7.如权利要求1所述 的空间叠加高功率半导体激光叠阵系统，其特征在于，所述第一半导体激光叠阵(I)和第二导体激光叠阵(2)均采用由976nm、功率为120W的25个半导体激光巴条沿快轴方向叠加而成的3000瓦的叠阵。
【文档编号】H01S5/40GK103579905SQ201310562384
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】王春, 白晋涛, 任兆玉, 冯晓强, 曹勇, 王思原, 张伯阳 申请人:西北大学