[发明专利]一种外腔大功率半导体激光器迭阵光源

说明书

技术领域

本发明属于大功率半导体激光器领域，涉及一种外腔大功率半导体激光器迭阵光源。

背景技术

大功率半导体激光器列阵由于结构紧凑，效率高，寿命长，在许多领域得到广泛应用，如材料加工，激光打标，激光医疗，泵浦固体激光器，自旋交换光泵浦(SEOP)等领域。但是由于半导体激光器大的发散角及宽的光谱带宽，使其应用受到很大限制。

通过外腔反馈可以改善半导体激光器的输出光束质量。通常设计的外腔半导体激光器大都针对小功率单管半导体激光器[Opt.Lett.27，1995(2002)]。

对于半导体激光器列阵大功率、高亮度、窄线宽的激光输出只有激光二极管阵列双反馈外腔激光器(CN 1829015A)方案。此方案中使用平凹透镜，由于平凹透镜的发散作用，不能将会聚光束a，c平行耦合到光栅上；另外此方案中双凸球面透镜将激光二极管阵列向下传播的光束b，d同时会聚到球面反射镜的焦点上，对半导体激光器迭阵，为使半导体激光器迭阵每层的激光束经双凸球面透镜都会聚到球面反射镜的焦点上，如图6所示(CN 1829015A)方案，需要双凸球面透镜的口径大于半导体激光器迭阵的尺寸，与半导体激光器迭阵组装不方便，不易产业化。

发明内容

本发明要解决的问题在于克服上述现有技术的不足，利用平凸柱面镜4代替双凸球面透镜，利用圆柱反射镜5代替球面反射镜，图7为本发明后的光线传输路径与(CN 1829015A)方案的对比。这样本发明的半导体激光器迭阵与光学元件较易组装。另外，调节可调矩形狭缝宽度对激光输出亮度可进行调节，旋转半波片对输出功率可进行调节。

如图1所示：一种外腔反馈半导体激光器迭阵的构成如下：半导体激光器迭阵1、快轴准直镜3和光栅9，所述的快轴准直镜3是微柱透镜或非球面镜，所述的光栅9为Littrow结构，其特征在于，所述的半导体激光器迭阵1是由多个相同的半导体激光器线阵2层叠而成，每个半导体激光器线阵2的快轴方向都设有快轴准直镜3，快轴准直镜3后有一平凸柱面镜4，平凸柱面镜4轴线方向(图1中为y方向)与半导体激光器迭阵1的慢轴方向(图1中为x方向)垂直；在平凸柱面镜4之后的上方是圆柱反射镜5，其下方依次是矩形狭缝6，半波片7，平凸柱面镜8和光栅9；所述的平凸柱面镜4将向上传播的一路光a，b会聚于圆柱反射镜5的轴线处，平凸柱面镜4和平凸柱面镜8平行共焦点放置，矩形狭缝6放置在其焦点处，半波片7放置于其焦点与平凸柱面镜8之间，调节矩形狭缝6宽度实现横模选择，进行亮度调节，旋转半波片7可调节反馈光和输出光的功率，光束c，d经过平凸柱面镜8后平行地入射到光栅9上，其中光栅9的一阶衍射光沿原路返回提供反馈，零阶衍射光e，f作为激光输出，光栅9反馈实现纵模选择，压窄线宽；

如图3所示，所述的平凸柱面镜4和圆柱反射镜5构成向上的反馈腔10；

如图4所示，所述的平凸柱面镜4，矩形狭缝6，半波片7，平凸柱面镜8和光栅9构成向下的反馈腔11；其中平凸柱面镜4和平凸柱面镜8形成了一个慢轴准直光学系统，对向下传播的一路光e，f进行准直，准直后平行入射到光栅9上；

如图5所示，所述的半导体激光器迭阵1后端面、圆柱反射镜5、光栅9形成一谐振腔12，谐振过程激光传播路径为：半导体激光器迭阵1后端面→圆柱反射镜5→半导体激光器迭阵1后端面→光栅9→半导体激光器迭阵1后端面；

所述的平凸柱面镜4和平凸柱面镜8是矩形平凸柱面镜，两平凸柱面镜凸面相对；

所述的可调狭缝6是一个矩形狭缝，狭缝长度固定，与激光器高度(图中为y方向的长度)相等，狭缝宽度(图中为x方向的长度)可调，用来选择半导体激光器迭阵1的横模；

所述的光栅9为铜衬底全息光栅，激光功率很大时可在衬底后附加水冷或风冷装置，以防光栅碎裂；

所述的快轴准直镜3、平凸柱面镜4、半波片7和平凸柱面镜8镀有工作波长的增透膜，而圆柱反射镜5和光栅9镀有工作波长的增反膜。

本发明的工作过程：