一种半导体激光合束光路结构及装置的制作方法

本技术涉及半导体激光，具体为一种半导体激光合束光路结构及装置。

背景技术：

1、半导体激光作为一个世界前沿的研究方向，在世界各国的国民经济发展中，特别是信息、工业、医疗和国防等领域得到了重要应用。

2、现在半导体激光器研究的重大技术问题是如何获得高功率的光束，针对这个问题的解决方案是利用合束，其原理本质上就是将多个激光光源的输出合成为一个单一的输出光束，合束的目的不仅仅是单纯的成倍的增加输出功率，还要使得输出光束保持光束质量，因此仅仅将多个非相干的光束合在一起是不够的，如白光是通过红、绿、蓝三基色光混合而成，但红光对温度比较敏感，如若单纯地将三种光束并排在一起进行波长合束，其他光形成的热源将影响红光温度，从而影响其光束合束质量。

技术实现思路

1、本实用新型为了解决红绿蓝三种光并排在一起进行波长合束时，其他光形成的热源影响红光温度，进而影响其光束合束质量的问题，故提供了一种新的半导体激光合束光路结构及装置。

2、本实用新型是采用如下技术方案实现的：一种半导体激光合束光路结构，包括大功率绿色半导体激光器、大功率蓝色半导体激光器、第一小功率红色半导体激光器、第二小功率红色半导体激光器、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、散射片；大功率绿色半导体激光器发出的绿光依次经过第三反射镜反射、第二反射镜透射后与大功率蓝色半导体激光器发射的且经过第二反射镜反射后的蓝光重合形成蓝绿光，重合后的蓝绿光再经过第一反射镜透射，第一小功率红色半导体激光器发射的p偏振态红光依次经过第四反射镜反射、第五反射镜反射后与第二小功率红色半导体激光器发射的且经过第五反射镜透射后的s偏振态红光重合形成具有两种偏振态的红光，具有两种偏振态的红光经过第一反射镜反射后与经过第一反射镜透射的蓝绿光重合进入散射片。

3、为了避免其它光形成的热源影响红光温度、降低红光散热要求，本方案巧妙的将红色半导体激光器与其他光形成的热源隔开放置且将红色半导体激光器的功率分开并利用偏振合束保证了最后输出的高功率光束。

4、进一步地，大功率绿色半导体激光器、大功率蓝色半导体激光器位于同一水平面，第一小功率红色半导体激光器、第二小功率红色半导体激光器位于同一水平面，一方面使得最后形成的光束质量更好，另一方面也使得该光路的整体结构更加紧凑。

5、一种半导体激光合束装置，包括上下分布的顶光路组件、底光路组件、连接组件以及固定安装有散射片的侧组件；顶光路组件包括上热沉、大功率绿色半导体激光器、大功率蓝色半导体激光器、上供电板、第一结构件、第二结构件、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜，第二结构件和第一结构件左右排布且均固定于上热沉上，用于给大功率绿色半导体激光器和大功率蓝色半导体激光器供电的上供电板也固定于上热沉，第一结构件包括用于放置大功率蓝色半导体激光器的第一底座以及两个等腰直角三角状的第一支撑板，两个第一支撑板分别分布于大功率蓝色半导体激光器前后侧且其斜端面均垂直固定于第一底座，两个第一支撑板的左直角端面之间和右直角端面之间分别用于固定第二反射镜和第一反射镜，第二结构件包括用于放置大功率绿色半导体激光器的第二底座以及两个第二支撑板，两个第二支撑板分别分布于大功率绿色半导体激光器前后侧且均垂直固定于第二底座，两个第二支撑板的左端面之间固定有第三反射镜且两个第二支撑板的左端面与上热沉呈45°夹角布置；底光路组件包括下热沉、第一小功率红色半导体激光器、第二小功率红色半导体激光器、下供电板、第三结构件、第四结构件，第三结构件与第四结构件左右排布且均固定于下热沉上，用于给第一小功率红色半导体激光器和第二小功率红色半导体激光器供电的下供电板也固定于下热沉，第三结构件包括用于放置第一小功率红色半导体激光器的第三底座以及两个第三支撑板，两个第三支撑板分别分布于第一小功率红色半导体激光器前后两侧且均垂直固定于第三底座上，两个第三支撑板的左端面之间固定有第四反射镜且两个支撑板的左端面与下热沉呈45°夹角布置，第四结构件包括用于放置第二小功率红色半导体激光器的第四底座以及两个第四支撑板，两个第四支撑板分别分布于第二小功率红色半导体激光器前后侧且均垂直固定于第四底座，两个第四支撑板的左端面之间固定有第五反射镜且两个第四支撑板的左端面与下热沉呈45°夹角布置，第一小功率红色半导体激光器和第二小功率红色半导体激光器发出的光分别为p偏振态光和s偏振态光；上热沉和下热沉之间通过连接组件实现固定连接（本领域技术人员可通过常规手段获得：如连接组件可为两个板状的构件，分别固定分布于上热沉和下热沉之间的前后侧或者其它结构的连接组件，只要能让该光路装置中的上热沉和下热沉连接使整个光路装置连接成一个整体且不影响光路的结构都适用），侧组件安装于下热沉上，第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、散射片布置于同一水平方向，第四反射镜和第五反射镜布置于同一水平方向，第四反射镜与第一反射镜布置于同一竖直方向。该光路装置对整个光路的布局以及光路元件的安装均进行了布置，该光路装置中光路结构原理同上述的一种半导体激光合束光路结构的原理相同。

6、进一步地，第一供电板能单独控制大功率蓝色半导体激光器、大功率绿色半导体激光器的功率大小，第二供电板能单独控制第一小功率红色半导体激光器、第二小功率红色半导体激光器的功率大小，方便调节红蓝绿光的比例，实现多色彩输出。

7、本实用新型所产生的有益效果如下：本发明中的光路结构和装置均对大功率红色半导体激光器热源进行隔离（将红色半导体激光器与蓝色半导体激光器和绿色半导体激光器分别放在顶光路组件和底光路组件隔离处理）且分散处理（采用两个小功率红色半导体激光器代替一个大功率半导体激光器实现分散处理），避免了其它光形成的热源对红光温度的影响，并通过波长合束及偏振合束方式保持合束后的光斑大小及光束质量，同时，该光路结构及装置不仅可以作为单独光源使用还可以作为移植模块使用，实现更高功率的输出。

技术特征：

1.一种半导体激光合束光路结构，其特征在于，包括大功率绿色半导体激光器（10）、大功率蓝色半导体激光器（6）、第一小功率红色半导体激光器（14）、第二小功率红色半导体激光器（17）、第一反射镜（2）、第二反射镜（7）、第三反射镜（11）、第四反射镜（15）、第五反射镜（18）、散射片（21）；大功率绿色半导体激光器（10）发出的绿光依次经过第三反射镜（11）反射、第二反射镜（7）透射后与大功率蓝色半导体激光器（6）发射的且经过第二反射镜（7）反射后的蓝光重合形成蓝绿光，重合后的蓝绿光再经过第一反射镜（2）透射，第一小功率红色半导体激光器（14）发射的p偏振态红光依次经过第四反射镜（15）反射、第五反射镜（18）反射后与第二小功率红色半导体激光器（17）发射的且经过第五反射镜（18）透射后的s偏振态光重合形成具有两种偏振态的红光，具有两种偏振态的红光经过第一反射镜（2）反射后与经过第一反射镜（2）透射的蓝绿光重合进入散射片（21）。

2.根据权利要求1所述的一种半导体激光合束光路结构，其特征在于，大功率绿色半导体激光器（10）、大功率蓝色半导体激光器（6）位于同一水平面，第一小功率红色半导体激光器（14）、第二小功率红色半导体激光器（17）位于同一水平面。

3.根据权利要求2所述的一种半导体激光合束光路结构，其特征在于，大功率绿色半导体激光器（10）和大功率蓝色半导体激光器（6）发出的光束方向均为竖直向下，第一小功率红色半导体激光器（14）和第二小功率红色半导体激光器（17）发出的光束方向均为竖直向上。

4.一种半导体激光合束装置，其特征在于，包括上下分布的顶光路组件、底光路组件、连接组件（20）以及固定安装有散射片（21）的侧组件（1）；顶光路组件包括上热沉（3）、大功率绿色半导体激光器（10）、大功率蓝色半导体激光器（6）、上供电板（4）、第一结构件、第二结构件、第一反射镜（2）、第二反射镜（7）、第三反射镜（11），第二结构件和第一结构件左右排布且均固定于上热沉（3）上，用于给大功率绿色半导体激光器（10）和大功率蓝色半导体激光器（6）供电的上供电板（4）也固定于上热沉（3），第一结构件包括用于放置大功率蓝色半导体激光器（6）的第一底座（51）以及两个等腰直角三角状的第一支撑板（52），两个第一支撑板（52）分别分布于大功率蓝色半导体激光器（6）前后侧且其斜端面均垂直固定于第一底座（51），两个第一支撑板（52）的左直角端面之间和右直角端面之间分别用于固定第二反射镜（7）和第一反射镜（2），第二结构件包括用于放置大功率绿色半导体激光器（10）的第二底座（91）以及两个第二支撑板（92），两个第二支撑板（92）分别分布于大功率绿色半导体激光器（10）前后侧且均垂直固定于第二底座（91），两个第二支撑板（92）的左端面之间固定有第三反射镜（11）且两个第二支撑板（92）的左端面与上热沉（3）呈45°夹角布置；底光路组件包括下热沉（13）、第一小功率红色半导体激光器（14）、第二小功率红色半导体激光器（17）、下供电板（12）、第三结构件、第四结构件，第三结构件与第四结构件左右排布且均固定于下热沉（13）上，用于给第一小功率红色半导体激光器（14）和第二小功率红色半导体激光器（17）供电的下供电板（12）也固定于下热沉（13），第三结构件包括用于放置第一小功率红色半导体激光器（14）的第三底座（161）以及两个第三支撑板（162），两个第三支撑板（162）分别分布于第一小功率红色半导体激光器（14）前后两侧且均垂直固定于第三底座（161）上，两个第三支撑板（162）的左端面之间固定有第四反射镜（15）且两个支撑板的左端面与下热沉（13）呈45°夹角布置，第四结构件包括用于放置第二小功率红色半导体激光器（17）的第四底座（191）以及两个第四支撑板（192），两个第四支撑板（192）分别分布于第二小功率红色半导体激光器（17）前后侧且均垂直固定于第四底座（191），两个第四支撑板（192）的左端面之间固定有第五反射镜（18）且两个第四支撑板（192）的左端面与下热沉（13）呈45°夹角布置，第一小功率红色半导体激光器（14）和第二小功率红色半导体激光器（17）发出的光分别为p偏振态光和s偏振态光；上热沉（3）和下热沉（13）之间通过连接组件（20）实现固定连接，侧组件（1）安装于下热沉（13）上，第一反射镜（2）、第二反射镜（7）、第三反射镜（11）、散射片布置于同一水平方向，第四反射镜（15）和第五反射镜（18）布置于同一水平方向，第四反射镜（15）与第一反射镜（2）布置于同一竖直方向。

5.根据权利要求4所述的一种半导体激光合束装置，其特征在于，侧组件（1）上设有用于使散射片（21）小幅左右振动的震动结构。

6.根据权利要求5所述的一种半导体激光合束装置，其特征在于，第二支撑板（92）、第三支撑板（162）、第四支撑板（192）的截面为等腰直角三角形，第三反射镜（11）、第四反射镜（15）、第五反射镜（18）分别位于两个第二支撑板（92）的斜端面之间、第三支撑板（162）的斜端面之间、第四支撑板（192）的斜端面之间。

7.根据权利要求6所述的一种半导体激光合束装置，其特征在于，第一供电板能单独控制大功率蓝色半导体激光器（6）、大功率绿色半导体激光器（10）的功率大小，第二供电板能单独控制第一小功率红色半导体激光器（14）、第二小功率红色半导体激光器（17）的功率大小。

8.根据权利要求4至7任意一项所述的一种半导体激光合束装置，其特征在于，第三反射镜（11）与两个第二支撑板（92）的左端面之间、第四反射镜（15）与两个第三支撑板（162）的左端面之间、第五反射镜（18）与两个第四支撑板（192）的左端面之间、第一反射镜（2）与第一支撑板（52）的右直角端面之间、第二反射镜（7）与第一支撑板（52）的左直角端面之间均通过压片（8）实现固定连接。

技术总结
本技术涉及半导体激光技术领域，具体为一种半导体激光合束光路结构及装置。为了解决红绿蓝三种光并排在一起进行波长合束时，其他光形成的热源影响红光温度的问题，故提供了一种新的半导体激光合束光路结构，大功率绿色半导体激光器发出的绿光依次经过第三反射镜反射、第二反射镜透射后与大功率蓝色半导体激光器发射的且经过第二反射镜反射后的蓝光重合，第一小功率红色半导体激光器发射的P偏振态红光依次经过第四反射镜反射、第五反射镜反射后与第二小功率红色半导体激光器发射的且经过第五反射镜透射后的S偏振态红光重合形成红光，红光经过第一反射镜反射后与经过第一反射镜透射的蓝绿光重合进入散射片，从而保证了最后输出的高功率光束。

技术研发人员：陈海洋,赵超,兰旭阳,胡元元
受保护的技术使用者：山西汉威激光科技股份有限公司
技术研发日：20221229
技术公布日：2024/1/12