[发明专利]光束整形器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光束处理器，尤其涉及一种用于调整半导体激光器的输出光束组，使其横向和竖向上的线度—发散度乘积对称分布的光束整形器。

背景技术

根据光学不变量原理，一个光束的线度－发散度乘积（SDP）在光学系统中是不变的。众所周知，侧面辐射的半导体激光器的光束性质和其它激光器的光束性质有很大不同，它的光束在横向X向（平行于PN结或量子阱的方向）和竖向Y向（垂直于PN结或量子阱的方向）两个方向上的线度－发散度乘积很不对称。由于这种不对称性，使得半导体激光器的输出光束无法直接聚焦成有用的光点，因此在许多要求使用对称光束的应用领域无法发挥作用。为了克服侧面辐射的半导体激光器的输出光束的这种固有的不对称性，现有技术中，已有一些专利公开了可以对该种光束成功整形的光束处理技术，例如美国专利NO.5,168,401；NO.5,592,333；NO.6,240,116和NO.4,763,975等。其中，美国专利NO.5,592,333中公开使用了屋脊反射器，其两个构成平面的夹角分别是60°和70.5°，但其仍然存在一个问题，光束在横向的彼此交叠使得整形以后的光束依然无法被聚焦成很小的光点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种光束整形器，用于改变光束组在横向(X)和纵向(Y)的线度－发散度乘积（SDP）。

具体地说，本发明提供了一种光束整形器，用于将入射光束沿其传播方向(Z)旋转九十度，然后，再使其沿目标方向射出。当入射光束进入光束整形器以后，首先到达屋脊反射器，该屋脊反射器用于将入射光束绕其传播方向旋转九十度，然后，被旋转以后的光束到达一面反射镜，并被反射镜反射后离开光束整形器。对于由多个光束组成的光束组（或称光束阵列），可以使用相应的光束整形器阵列，将光束组中的每一个光束逐一旋转，从而改变出射光束组的构形，即改变其线度－发散度乘积（SDP）。而，经过光束整形器改造后的光束组可以用来聚焦形成极小的对称光点。

本发明为改造半导体激光器的输出光束，提供了一种光束整形新技术。根据该技术制造的器件小巧、可靠而且光学效率高。而且，采用集成形式制成的光束整形器件的损伤阈值和工作波长可达到仅由所用光学材料限制的程度。

附图说明

图1所示为本发明所提供的光束整形器的基本单元，包括一组屋脊反射器1和反射镜2；入射光束3沿Z方向前进，进入屋脊反射器1，然后被反射到反射镜2，在那里再次被反射，离开该基本单元；

图2所示为本发明所提供的光束整形器的基本单元在X—Y平面中的视图；其中，屋脊反射器1绕Z方向旋转了45°，被反射的光束4沿与Y轴成45°的方向传播；

图3所示为本发明所提供的光束整形器的基本单元在Y—Z平面中的视图；其中，屋脊反射器1绕X方向旋转了45°，被反射的光束4沿与Z轴成90°的方向传播；

图4所示为本发明所提供的光束整形器的一个实施例，其中，屋脊反射器1和反射镜2集成在一起，集成所用材料透光，光在屋脊反射器1和反射镜2上的反射既可以由外加涂层实现，也可以由全内反射实现；

图5所示为本发明所提供的光束整形器的另一实施例，光束整形器是由多个如图1所示的基本单元组成的阵列，适用于处理光束组；

图6所示为本发明所提供的光束整形器的又一实施例，光束整形器是由多个如图4所示的集成基本单元组成的阵列，适用于处理光束组。

具体实施方式

图1是本发明所提供的光束整形器的基本单元，包括一组屋脊反射器1和反射镜2。入射光3先射向屋脊反射器1，然后被反射到反射镜2，并被反射镜2再次反射离开此基本单元。其中，在图1中，入射光用标号3表示，被屋脊反射器1反射后获得的反射光用标号4表示，被反射镜2反射后的二次反射光用标号5表示。屋脊反射器1由两个平面镜组成，两个平面镜的夹角（两面角）是90°(或接近90°)，两个平面镜的交线是屋脊反射器1的脊线。屋脊反射器1的张口迎着沿Z方向传播的入射光的入射方向设置。在本发明所示的实施例中，屋脊反射器1被旋转了两次。第一次是绕Z方向(垂直于图2所示的X—Y平面)旋转45°(或接近45°)，第二次是绕X方向(垂直于图3所示的Y—Z平面)旋转45°。应该指出，旋转角度也可以是—45°，绕Z方向（或者X方向）旋转45°和绕Z方向（或者X方向）旋转—45°并无实质性的区别。

如图2和图3所示，屋脊反射器1经过两次旋转以后，被它反射的入射光的传播方向在X—Y平面内与Y方向成45°，在Y—Z平面内与Z方向成90°角传播。