[发明专利]一种半导体激光器的发光点旋转密排整形装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种激光技术应用领域，尤其是一种半导体激光器的发光点旋转密排整形装置。

背景技术

由于半导体激光器具有电光转换效率高、可靠性好、小型化等优点，在激光泵浦源和直接应用等方面均得到迅速发展及广泛应用，特别是作为固体激光器和光纤激光器的泵浦源，推动了全固态激光器的快速发展。高亮度、高功率的半导体激光器泵浦源是光纤激光器和固体激光器实现高效率、高功率输出的重要基础条件。

半导体激光器具有不对称分布的输出光场。半导体激光器在垂直于PN结的方向（快轴方向）上呈现30°~70°的高发散角，但发光区仅1μm宽，光束质量达到衍射极限；在平行于PN结的方向（慢轴方向）上虽只有10°左右的发散角，但发光区具有100μm左右的长度，而且发光区之间存在能量死区，相当于许多发光区断续排列成线光源，光束质量极差，快轴和慢轴方向的光束质量相差成百倍。

因此如何消除半导体激光器的发光死区，匀化快慢轴方向的光束质量，提高半导体激光器的发光亮度，是半导体激光光纤耦合模块实现高亮度、高功率和高可靠性输出的一项关键技术。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种半导体激光器的发光点旋转密排整形装置的技术方案，该方案采用直角棱镜空间组合作为光束旋转器件，采用分布式柱面镜阵列作为光程差补偿和慢轴准直器件，基于光束全反射原理，通过半导体激光器发光点和直角棱镜的空间位置调节，消除半导体激光器的发光死区，可实现半导体激光器的发光点旋转密排。该发明具有光束旋转无像差，整形系统装调简单易行等特点。基于该发明研制的半导体激光高亮度光纤耦合输出光源可应用在泵浦光纤激光器、医疗及工业加工等众多领域。

本方案是通过如下技术措施来实现的：

一种半导体激光器的发光点旋转密排整形装置，包括有半导体激光器芯片、热沉、快轴准直透镜、柱面透镜组、直角棱镜阵列；半导体激光器芯片封装在热沉上；半导体激光器芯片发射的激光依次穿过快轴准直透镜、直角棱镜阵列和柱面透镜组后射出。

作为本方案的优选：快轴准直透镜对半导体激光器芯片发出的激光进行快轴准直，快轴准直后的半导体激光器芯片各发光点Y轴方向光斑宽度小于半导体激光器芯片上各发光点之间的距离。

作为本方案的优选：直角棱镜阵列由多个直角棱镜组错位排列组成；直角棱镜组由直角棱镜A和直角棱镜B组成；所述直角棱镜A和直角棱镜B截面形状为等腰直角三角形。

作为本方案的优选：直角棱镜A的直角面和直角棱镜B的直角面通过UV胶水固定，且直角棱镜A的斜面和直角棱镜B的斜面所在的轴向方向不相同。

作为本方案的优选：柱面透镜组由多个柱面透镜单元组成，柱面透镜单元按照光程差组合固定，相邻柱面透镜单元在X方向的距离差等于半导体激光器芯片各发光点的光程差，其误差不超过±100μm。

作为本方案的优选：直角棱镜A的直角边长度等于快轴准直后各发光点Y轴方向光斑的宽度，其误差不超过±2μm；直角棱镜A的高度应等于半导体激光器芯片上各发光点之间的距离，其误差不超过±5μm。

作为本方案的优选：直角棱镜B的直角边长度应等于半导体激光器芯片上各发光点之间的距离，其误差不超过±5μm；直角棱镜B的高度应等于快轴准直后各发光点Y轴方向光斑的宽度，其误差不超过±2μm。

作为本方案的优选：直角棱镜A和直角棱镜B的重合面的误差在X方向小于100μm、Z方向小于100μm。

作为本方案的优选：半导体激光器芯片的每个发光点都对应设置有一组直角棱镜组，相邻的直角棱镜组在Z方向上的的距离等于快轴准直后各发光点Y轴方向光斑的宽度，其误差不超过±5μm。

作为本方案的优选：直角棱镜阵列中的每个直角棱镜组分别对应半导体激光器芯片的每个发光点，相邻的直角棱镜组在Z方向的距离差等于快轴准直后各发光点Y轴方向光斑宽度，其误差要求不超过±5μm。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，本发明的优点在于：当半导体激光光束通过直角棱镜组合元件后通过光束旋转，改变了原来的快慢轴光束质量分布，实现了快慢轴光束质量的匀化；同时直角棱镜组合元件的空间位置差异，填充了各发光点之间的能量死区，实现了各发光点的紧密接触，提升了半导体激光器的发光亮度，而且整形系统结构简单，整形元件加工容易。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。