[发明专利]一种用于激光加工的高功率半导体激光光源系统

说明书

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，涉及一种半导体激光光源系统，尤其是一种用于激光加工的高功率半导体激光光源系统。

背景技术

由于高功率半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长等优点，已广泛用于激光加工、激光医疗、激光显示及科学研究领域，已经成为新世纪发展快、成果多、学科渗透广、应用范围大的综合性高新技术。

激光加工技术是融合了现代物理学、化学、计算机、材料科学、先进制造技术等多学科技术的高新技术，包括激光表面改性技术、激光表面修复技术、激光熔覆技术、激光产品化技术等，能使低等级材料实现高性能表层改性，达到零件低成本与工作表面高性能的最佳组合，为解决整体强化和其它表面强化手段难以克服的矛盾带来了可能性，对重要构件材质与性能的选择匹配、设计、制造产生重要的有利影响，且生产效率高、加工质量稳定可靠、成本低，经济效益和社会效益好。

但是，激光加工技术也存在不足之处，具体表现在：目前激光加工技术中多采用CO₂激光器，灯泵及Nd:YAG激光器。

(1)CO₂激光器，通过将燃烧气体的热能转化为激光能量，实现兆瓦级输出，但能量效率很低(1％-2％)，且体积大。

(2)固体激光器，灯泵和Nd:YAG激光器电光转换效率只有3％，寿命1000小时，成本高，效率低，散热困难。虽然半导体激光器泵浦的固体激光器高于灯泵固体激光器，体积也明显减小。但其电光转换效率仍比较低，仅相当于半导体激光器效率的1/3-1/2。

发明专利申请“激光熔覆用半导体激光光源装置”(公开号为CN101854029A)公开了一种用于激光熔覆的半导体激光光源，使用光纤输出，但是该装置处理面积小，输出功率低，只能输出千瓦级。

发明内容

本发明的主要目的是克服上述现有技术的不足，提供一种用于激光加工的高功率半导体激光光源系统，解决目前激光加工系统存在的光电转换率低，体积大、成本高、寿命短等问题。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种用于激光加工的高功率半导体激光光源系统，包括多个单元，每个单元由一个半导体激光器叠阵和用于对该半导体激光器叠阵发出的激光光束进行整形的整形透镜组构成；所有单元的激光光束在所述高功率半导体激光光源系统的出射端口交聚。

上述多个单元成扇形或锥体形或者半球形排布为佳。当然，对于单元自身而言，每个单元中的半导体激光器叠阵以及整形透镜在其光轴上的位置可以与其他单元的设置不同，即，在投影平面上看，各个半导体激光器叠阵并非必须处在同一圆弧上，各个整形透镜亦然。

上述半导体激光器叠阵可由多个单发光点发光芯片或者多发光点芯片堆叠而成。

上述整形透镜组可以是快轴整形透镜组，所述的快轴整形透镜组是由一个或多个球面或非球面透镜组成。

上述整形透镜组也可以是由快轴整形透镜组和慢轴整形透镜组组合构成，其中，快轴整形透镜组是由一个或多个球面或非球面透镜组成，慢轴整形透镜组是由一个或者多个球面或非球面透镜组成。

本发明有以下有益效果：

(1)本发明功率高、亮度高，并且功率可调节，可实现万瓦级输出，可直接应用于激光加工领域中；

(2)本发明原理简单、重量轻、体积小、电光转换效率高、寿命长；

(3)本发明工作距离大、可靠性高；

(4)本发明的高功率半导体激光光源系统成本低。

附图说明

图1为本发明高功率半导体激光光源系统中具有两个半导体激光器叠阵的结构示意图；

图2为本发明高功率半导体激光光源系统中具有多个半导体激光器叠阵工作原理结构示意图；

图3为本发明实施例二的结构示意图。

1为半导体激光器叠阵；2为整形透镜组；3为快轴整形透镜组；4为慢轴整形透镜组；5，6，7，8，9，15，16，17，18，19，20，27，28，29，30，31，32，33，34为球面或者非球面透镜；10，11，12，13，14，21，22，23，24，25，26为激光光束。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：