[实用新型]一种实现半导体激光列阵光束重组和光纤耦合的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实现半导体激光列阵光束重组和光纤耦合的装置，属于半导体激光的应用技术领域。

背景技术

高功率半导体激光广泛应用于工业、医疗和国防领域。然而，光束的发散以及相对低的功率限制了其广泛应用。垂直于半导体激光发射面方向的光束发散角大于平行于半导体激光发射面方向的光束发散角，这样导致半导体激光的光斑为椭圆形，在过去的设计方案中，虽然有用光学元件来合成多个半导体激光实现高功率的单束激光，但这些方案复杂且难以实现。

美国专利US4826269公开了一种形成高亮度光束的装置，该装置含多个半导体激光器，它们等间距地分布成弧形，并指向弧形的中心；每个半导体激光器对应有两个柱面透镜，这些柱面透镜分布在两个弧形面上，每个激光束经对应的柱面透镜组汇聚成像在指定区域，形成高亮度高功率的激光束。在这样的装置中有以下缺点：由于散热需要激光器的间距无法减小，导致使用大口径的光学元件来维持激光束的亮度，使得体积大成本高；其次，由于激光器的指向各异，导致装调这些光学元件极为困难，难以保证精度。

美国专利US5185758公开了一种由多个激光形成高功率泵浦源的光学系统，该系统含有多个激光器，并分布在一个平面上，每个激光器由一个准直透镜对其激光束进行准直，这些准直透镜也分布在同一平面上，所有准直的激光光束经一个聚焦透镜耦合进入光纤或激光晶体。在这个的系统中，各准直光束平行即同向，有利于装调准直透镜，但也有同样的缺点，即由于散热需要激光器的间距无法减小，导致使用大口径的光学元件来维持激光束的亮度，使得体积大成本高。

美国专利US7586963公开了一种模块式半导体激光的装置，该装置中含有多个激光器，这些激光器分布成阶梯状，即激光器依次往后和上分布，前后错开的间距由热沉、激光芯片和快轴准直透镜大小确定，上下错开的间距由快轴准直透镜的焦距确定。该装置具有同一指向且灵活设置上下间距等优点，但在实际生产中也有致命缺点。即要求各激光器一致性好，准直后的激光器才能适应阶梯上任何位置；阶梯面的平行度高，才能保证各激光束仍维持同一指向。因此，导致精密加工的成本高和成品率低，不利于规模生产。

实用新型内容

本实用新型针对现有半导体激光装置产生的激光束在快轴方向上很难实现准直且平行的不足，提供一种实现半导体激光列阵光束重组和光纤耦合的装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种实现半导体激光列阵光束重组和光纤耦合的装置包括半导体激光列阵、快轴准直透镜、合束镜、慢轴准直透镜和聚焦透镜；所述半导体激光列阵由至少两个芯片组成，每个芯片对应设置一个快轴准直透镜，所述快轴准直透镜用于使半导体激光列阵产生的激光束在快轴方向上准直且相互平行；所述合束镜位于快轴准直透镜和慢轴准直透镜之间，所述合束镜用于使左右错开的激光束在慢轴方向上与快轴方向相重叠且依次排列；所述慢轴准直透镜位于合束镜和聚焦透镜之间，所述慢轴准直透镜用于使多个激光束合成为单个激光束，再经聚焦透镜的聚焦进入单根光纤。

本实用新型的有益效果是：本实用新型实现半导体激光列阵光束重组和光纤耦合的装置只需依次装调快轴准直透镜，就可以实现各激光束在快轴方向上的准直且平行，结构紧凑，操作简单，不需精密元件，造价低。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述至少两个芯片呈阶梯分布排列，所述至少两个芯片的发射面位于同一平面上，相邻的两个芯片上下错开一定的距离，左右错开一定的距离。

进一步，所述合束镜为正焦柱透镜或者棱镜，如果所述合束镜为正焦柱透镜，则在正焦柱透镜的焦线上合束慢轴方向的光束，如果所述合束镜为棱镜，则靠平移个激光束在慢轴方向的位置实现合束。

进一步，所述半导体激光列阵的个数为一个。

进一步，所述半导体激光列阵的个数为至少两个。

进一步，所述合束镜为正焦柱透镜时，所述慢轴准直透镜包括一组柱透镜，该组中柱透镜的数量和半导体激光列阵的数量相等，各个柱透镜的焦距是相等的，离轴量是不相等，透过该组柱透镜的光束在慢轴方向上准直且相互平行。

进一步，该组中各个柱透镜上只保留有效通光孔径部分。

进一步，所述合束镜为棱镜时，所述合束镜包括一组平行四边棱镜，所述平行四边棱镜的长度由产生合束光的位置来确定。