[发明专利]一种激光光源耦合装置及方法

说明书

本发明公开了一种激光光源耦合装置及方法，该装置包括LD散热体，设置在激光器散热体上的至少一组激光光源，每组激光光源包含至少两个激光光源，至少两个激光光源呈一字型间隔排列，每个激光光源的正前方活动设置有一个三角形棱镜，设于每个激光光源上的凸透镜对来自激光光源的激光束进行准直，将准直后的激光束经各自对应的三角形棱镜垂直反射后，入射至相应的柱面镜将剩余的发散的激光束再次整形成近似平行的激光束，并通过聚焦透镜将激光束聚焦并入射至光纤中。本发明能够简化光轴调节，大幅度降低由于温度缓慢的变化，防止元器件在结露和粉尘环境中的损伤。本发明还具有价格低廉，坚固耐用，能承受温度波动，并且可以在恶劣环境下工作等特点。

【技术领域】

本发明涉及激光加工领域，特别涉及一种用于激光投影机、激光焊接和激光切割用的激光光源耦合装置及方法。

【背景技术】

作为激光显示的三基色之一的蓝色激光一直是激光加工领域的关键技术。蓝色激光除了应用于激光显示外，还可以应用于激光焊接、激光投影机、激光切割、高密度光存储、数字视频技术和海洋资源探测，并在激光印刷、激光医学、生化技术等方面有着广泛的应用前景。

近年来，伴随着激光器的性能及寿命的不断提高，正在逐步使用激光器取代传统的灯作为光源。由于激光器的亮度远远大于灯的亮度，并且可以通过光纤传输，所以可以进一步增加投影仪光源应用的投影映射的尺寸，亮度和清晰度。此外，在激光加工应用中，通过使用蓝色激光器作为光源的话，铜或金的吸收增加了一倍以上，因此具有更高的可焊性。

然而，为了使单个激光束以高亮度和高输出入射到光纤上，需要与前述情况一样复杂的光学系统。需要使用更多板状的反射镜作为光学零件，所述板状反射镜通过粘合剂固定，由于温度和时间而引起蠕变，并在光纤耦合部的光轴上发生偏离，从而导致输出降低。优选的处理措施是将其置于高温的环境下进行烘烤处理，但是烘烤过程很麻烦，特别是当输出变高时，将会不能进行修复，因此许多产品不进行烘烤处理。

进入生产后将会遇到如下问题：

由于像蓝光激光器一样的单发光元件发热量较大，且输出较低，在实际应用上可能需要几百瓦～数千瓦进入毫米大小直径的光纤上，使得激光器变得复杂，并且光轴调整也会非常困难。

此外，激光元件会由于结露和灰尘导致损坏,即使覆盖了包括整个光学系统的模块,也会由于温度变化而导致的气压差使湿气和灰尘从细微的缝隙中穿过,从而导致输出下降。因此，目前现有的技术很难提供有效防止结露和防尘的措施。

【发明内容】

综上所述，本发明主要的目的是为了解决上述所有的问题，可简单地对光轴进行调节，解决了因温度缓慢的变化而导致输出降低的问题，并可有效防止元器件在结露和粉尘环境中出现的损伤，而提供一种价格低廉，坚固耐用，能承受温度波动，并且可以在恶劣环境下工作的高功率高聚焦的激光光源耦合装置及方法。

为了解决所述技术问题，本发明提供一种激光光源耦合装置，所述装置包括一激光器散热体，设置在所述激光器散热体上的至少一组激光光源，每组激光光源包含至少两个激光光源，至少两个激光光源呈一字型间隔排列，每个所述激光光源的正前方活动设置有一个三角形棱镜，各三角形梭镜的高度从上到下逐级递减并呈阶梯形排布，并将各三角形棱镜设置在比激光束更低的位置的前方，设于每个所述激光光源上的凸透镜对来自激光光源的激光束进行准直，将准直后的激光束经各自对应的三角形棱镜垂直反射后，入射至相应的柱面镜将剩余的发散的激光束再次整形成近似平行的激光束，并通过聚焦透镜将激光束聚焦并入射至光纤中。

进一步地，对于平行排列的多束激光束，能够经由具有曲率的聚焦透镜聚光。

进一步地，对于平行排列的激光束，设置在楔形棱镜厚度变化的方向上，该楔形棱镜用于激光的光束在空间上宽度压缩，实现在较小的空间内聚集更多的激光光束，从而较少聚光镜的空间体积。

进一步地，所述楔形棱镜上下对称地设置在激光束中间。