[发明专利]一种基于光子晶体激光器合束的装置

说明书

技术领域

本发明属于激光器合束的应用领域，具体是设计一种基于光子晶体激光器合束的装置。

背景技术

自19世纪60年代第一台红宝石激光器研制成功，半导体激光器作为新一代激光器，以其体积小、电光转换效率高、寿命长等优势在工业加工、医疗、军事、国防等领域得到广泛应用。但由于自身结构的限制，其快慢轴方向的发散角相差很大，整体光束质量差。随着工业加工和大功率光纤激光器泵浦源需求的不断提高，高功率、高亮度和高光束质量的半导体激光器已经成为了国际上热门的研究课题。激光合束是实现高功率、高亮度和高光束质量的有效方法之一。激光合束技术在激光加工和高功率光纤耦合产品中已得到广泛的应用。

目前，能实现合束的激光器有：单管激光器、巴条激光器和迭阵激光器。

单管激光器输出功率相对巴条激光器较低，研制大功率激光器光纤耦合模块时需要较多的单元器件，整个制作工艺复杂，对光束准直及指向精度要求较高。传统巴条激光器慢轴光束质量较差，“smile”效应现象明显，具有光学系统昂贵复杂和耦合效率较低的缺点。传统的合束方法一般只能在某一方向上实现光斑的叠加，不能有效的填充光纤的芯径，致使芯径的利用效率不高。在申请号为201410766549.1的发明专利中，发明人利用一系列激光光束偏移光学系统调整光束，实现二维圆形排列的多激光光束；在申请号为201510662366.X的发明专利中，提供一种新型多单管半导体激光器光纤耦合模块，使原本的单管半导体激光一维快轴方向的堆叠，变为快轴方向与慢轴方向共同叠加，目的都是希望能有效利用耦合镜的通光孔径空间及提高光纤耦合输出功率。这两种方法在一定程度上都增加了光学系统的复杂性，伴随着整个模块的装调难度及较贵的制作成本。

发明内容

为解决现有技术中的至少一问题而提出本发明。本发明在下文中参考实施例的示例将更详细的描述，但本发明并不局限于所述实施例。

木发明提出了一种基于光子晶体激光器合束的装置，包括阶梯热沉、光子晶体激光器短巴条、球面透镜、反射镜和聚焦耦合镜；

根据本发明的实施例，所述阶梯热沉由不同高度的台阶组成，每个台阶上放置一个所述光子晶体激光器短巴条；

根据本发明的实施例，每个所述光子晶体激光器短巴条发射的激光均经所述球面透镜压缩后出射平行激光；

根据本发明的实施例，所述每个光子晶体激光器短巴条对应一个反射镜，由所述反射镜实现光子晶体激光器短巴条出射光束的光路的折转以入射到所述聚焦耦合镜；

根据本发明的实施例，所述聚焦耦合镜用于将激光合束后的光束聚焦；

根据本发明的实施例，所述阶梯热沉的台阶个数不小于2；

根据本发明的实施例，所述光子晶体激光器短巴条的前腔面采取镀增透膜处理；

根据本发明的实施例，所述光子晶体激光器短巴条含有多个发光单元；

根据本发明的实施例，所述光子晶体激光器短巴条上的发光单元的数量和间距与阶梯热沉台阶数量和间距分别相等，能够实现在所述聚焦耦合镜之前的光斑分布呈近距方形；

根据本发明的实施例，所述光子晶体激光器短巴条输出的光斑是近圆形光斑；

根据本发明的实施例，所述反射镜的反射面镀有与所述光子晶体激光器短巴条的激射波长相对应的高反膜；

根据本发明的实施例，所述反射镜到所述阶梯热沉的距离是保持不变的，且与所述阶梯热沉放置的角度也是保持不变的；

根据本发明的实施例，该装置还包括光纤，所述光纤用于传输由所述聚焦耦合镜聚焦后的激光；

根据本发明的实施例，该装置还包括管壳，所述管壳用于容纳所述阶梯热沉、所述光子晶体激光器短巴条、所述球面透镜、所述反射镜，所述聚焦耦合镜和所述光纤。

本发明提供了一种基于光子晶体激光器合束的装置，改善了该装置的快慢轴方向的发散角，提高了整体光束的质量，更有效利用聚焦耦合镜的通光孔径、降低装置装调的复杂性和装调难度，也降低制作成本，最大程度上提高聚焦耦合透镜的通光孔径和光纤芯径的利用率，从而获得最大的耦合输出。

附图说明

图1是基于光子晶体激光器合束的装置的俯视图；

图2是阶梯热沉的结构及尺寸示意图；

图3是光子晶体激光器短巴条示的结构示意图(阴影部分为激光器管芯)；

图4A和图4B分别是单个光子晶体激光器使用球面透镜进行快轴和慢轴压缩的光路图；

图5是由软件模拟进入光纤前探测得到的光斑强度分布图；

图6是本发明利用偏振技术扩展后的装置示意图。