[发明专利]一种半导体激光器光束整形装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光束整形装置，尤其涉及半导体激光器的光束整形装置。

背景技术

随着半导体大功率激光技术在光纤激光器泵浦和直接半导体激光器中的应用不断深入，要求半导体激光器能够输出更高的功率和具有更好的光束质量。在大功率光纤激光器系统中，半导体泵浦激光器的功率越大，要求的光纤合束器的分岔路数越少，系统结构也更加简单，便于制造和维护。在大功率直接半导体激光器中，需要将尽可能多的半导体激光器的光束合在一起，同时要求光束质量尽可能好。但是目前的困难在于，由于半导体激光器的发光区上，慢轴（水平）方向比较宽，大约在百微米的量级；而快轴（竖直）方向比较窄，大约在1微米的量级。这就造成了输出光束严重偏离了对称性，在快轴（竖直）方向，基本处于衍射极限的范围，光束参数积（BPP）比较小；而在慢轴（水平）方向，非常远离衍射极限，光束参数积（BPP）非常大。目前的半导体光束合束技术虽然能够把多个半导体激光器的输出光束合为一路，但是由于BPP在快轴和慢轴方向的巨大差异，导致多管芯合束后的功率值不容易做的很大，同时光束质量差。为了弥补现有技术的不足，并满足日益增长的大功率激光系统的需求，本专利提出一种新的装置，该装置能够对单个半导体激光器的输出光束进行空间整形，减小慢轴方向的BPP，适当增加快轴方向的BPP，使得两个方向的BPP的差异减小，总体BPP得到优化，光束质量得到提高。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不断增长的大功率激光系统的需求，本发明提出一种半导体激光器光束整形装置，该装置能够对单个半导体激光器的输出光束进行空间整形，减小慢轴（水平）方向的BPP，适当增加快轴（竖直）方向的BPP，使得两个方向的BPP趋于平衡，输出光束更加向趋于对称的方向靠近，总体BPP减小。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种半导体激光器的光束整形装置，其特征在于：它通过将半导体激光器管芯进行：（i）通过光学放大元件，其发光区得到线性放大，（ii）发光区分段，通过光学元件，对每段分别进行90°旋转的光学变换，（iii）通过光学平移元件，将各段进行空间平移，使它们更加靠拢，减小它们之间的间隙，（iv）通过光学缩小元件，使发光区的像进行适当的线性缩小，形成与输出相适应的线度尺寸和发散角。

所述的光学元件为90°光学旋转元件，对发光区划分为3-6段，每段分别进行90°旋转，然后组合在一起。

所述的光学放大元件是光学透镜或透镜组，它形成放大的实像或虚像。

所述的光学缩小元件是光学透镜或透镜组，它形成缩小的实像或虚像。

所述的90°光学旋转元件为45°斜切的圆柱透镜、或V形槽反射器。

所述的光学平移元件是平行四边形棱镜、复合棱镜及棱镜组或反射镜组。

所述的各个光学元件的端面都镀有增透AR膜。

本发明的有益效果是：1、通过光学整形，适当增加快轴方向的BPP，减小慢轴方向的BPP，使得半导体激光器的综合光束质量得到提高。2、有利于制造更大功率光纤输出的半导体泵浦激光器。3、有利于制造更大功率和更好光束质量的直接大功率半导体激光器系统。

附图说明

图1是半导体激光器光束整形的整体结构。

图2是各节点的发光区或其像的近场图。

图中：半导体激光器管芯1，快轴准直透镜2，线性放大透镜3，90°旋转元件4，光学平移元件5，线性缩小透镜6，输出光纤或后端光学系统7，原始的半导体激光器管芯发光面11，经过放大的发光面的像12，经过分段旋转的发光面的像13，经过平移的发光面的像14，经过缩小的发光面的像15。

具体实施方式

一种半导体激光器光束整形装置，依次由半导体激光器管芯1、快轴准直透镜2、线性放大透镜3、90°旋转元件4、光学平移元件5、线性缩小透镜6和输出光纤或后端光学系统7组成，半导体激光器管芯1产生激光束，快轴准直透镜2接收激光束并会聚，线性放大透镜3接收会聚后的激光束在发光区线性放大，90°旋转元件4对发光区分段、每段分别进行90°光学变换旋转，并通过光学平移元件5将各段进行空间平移、减小各段之间的间隙，最后线性缩小透镜6将发光区的像进行线性缩小、通过输出光纤或后端光学系统7输出光束。