[发明专利]用于半导体激光器的准直器

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器用准直器。

背景技术

半导体激光二极管(LD)由于具有体积小、重量轻、寿命长、电光转换效率高等优点，被广泛地应用在民用和军用各领域，如医疗、印刷、激光测距、激光制导、材料处理和加工等各个方面，特别是LD抽运的固体激光器(DPL)和光纤激光器已经成为重点的发展方向，得到了广泛的重视和研究。

但是，高功率半导体激光发出的是各向异性发散的椭圆像散光束，在快轴方向发散角半角(文中用发散角代替发散角半角)达到30°～40°时，尽管慢轴发散角较快轴小(一般5°～10°)，但其发光区尺寸较大100μm～200μm，难以直接与光纤耦合，也难以将其直接用于抽运固体激光器。为此，已有多种方法被用于改善半导体激光器的光束质量，而采用光学元件准直是半导体激光器光束整形的基础。

目前大都采用圆柱透镜对半导体激光器光束进行准直，但由于入射光束发散角较大，不能满足近轴条件，圆柱透镜又存在球差，必然影响到出射光束的准直效果。

理想情况下在将快轴方向光源近似为点光源，且令快轴光束发散角为30°时，圆柱透镜对快轴光束准直后发散角半角为1.3°(约为22mrad)；而慢轴光束宽度大，不能视为点光源，用圆柱透镜对慢轴方向光束准直效果更差，通常情况下经过准直后慢轴发散角2～3°左右；也有使用非球面透镜对快轴进行准直，准直效果较好，准直后角度可以小于5mrad，但该透镜无法同时对慢轴的准直。

目前设计的光学准直透镜的主要思路是对半导体激光器快慢轴分开准直，通常情况下快慢轴光束准直采用两种不同透镜，快轴采用非球面准直透镜，慢轴采用圆柱透镜。这两种透镜构成光束准直透镜组，这样使得半导体激光器准直系统的体积大，光学元件的固定难度，从而也增大了半导体激光器整形后的体积。

发明内容

本发明提供一种用于半导体激光器的准直器及其制备方法，主要解决了现有技术无法同时对激光器快轴和慢轴进行准直、准直元件体积大和准直效果不理想等问题。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

该用于半导体激光器的准直器为非对称双曲面-平面结构；非对称双曲面为准直透镜的入射面，非对称曲面在快轴和慢轴方向可分解为曲率不同，离心率相同的两个双曲面柱面，其中e＝n，n为相对折射率；

设准直透镜快轴和慢轴方向的焦距分别为f_x和f_y，透镜快轴和慢轴对应的双曲面柱面的长半轴和短半轴均由f_x和f_y决定，设a_x和b_x分别表示快轴双曲面柱面的长半轴和短半轴，a_y和b_y分别表示慢轴双曲面柱面长半轴和短半轴，应满足

a_x＝f_x/(n+1)、bx=fxn-1n+1,]]>a_y＝f_y/(n+1)和by=fyn-1n+1.]]>

上述准直器的入射面可以是由快轴和慢轴方向曲率不同的双曲面组成非对称双曲面，出射面和其余面为平面；

上述准直器的材质为石英玻璃、K9玻璃或者其他透明材料。

上述准直器的入射面和出射面镀有增透膜。

本发明具有以下优点：