[发明专利]一种高功率半导体叠阵空间合束的方法及装置

权利要求书

1.一种高功率半导体叠阵空间合束的装置，其特征在于：包括一个半导体叠阵(1)，条纹镜(2)，第一平面反射镜(3)和第二平面反射镜(4)；半导体叠阵(1)分为上部分和下部分；激光由水平放置的半导体叠阵发出，上部分a个半导体阵列产生的激光，直接照射到与水平成45°放置的第一平面反射镜(3)上，向下反射至与水平成45°放置的条纹镜(2)的第二镜面，照射到设置有45°高反膜区域，进行二次反射输出；下部分b个半导体阵列产生的激光，直接照射到条纹镜(2)的第一镜面上，第一镜面的上部分设置有45°高反膜，下部分设置有45°增透膜，再次将b个阵列产生的激光分为x个和y个，x个阵列产生的激光经过第一镜面设置有高反膜区域的反射，向下反射至第二平面反射镜(4)，再次反射至条纹镜(2)第一镜面设置有增透膜区域，透过条纹镜(2)，从第二镜面设置有增透膜区域输出；y个阵列产生的激光则照射到条纹镜(2)增透膜区域，直接透射过条纹镜，从第二镜面增透膜区域输出。

2.根据权利要求1所述的一种高功率半导体叠阵空间合束的装置，其特征在于：所述的半导叠阵成水平放置，包含N个半导体阵列，每个半导体阵列具有多个发光单元，整个半导体叠阵用于产生相同波长的激光，并且对快轴方向进行扩束准直，慢轴不做任何处理。

3.根据权利要求1所述的一种高功率半导体叠阵空间合束的装置，其特征在于：两个所述的平面反射镜为两个尺寸不一的石英玻璃，相对于水平面成45°倾斜放置，其中尺寸大的第一平面反射镜用于对半导体叠阵产生的激光进行反射，而尺寸小的第二平面反射镜则用于对条纹镜反射的激光进行二次反射；两个所述平面反射镜上均设置有相应波长的45°高反膜。

4.根据权利要求1所述的一种高功率半导体叠阵空间合束的装置，其特征在于：所述的条纹镜为石英平板，石英平板具有第一镜面和第二镜面，第一镜面和第二镜面相互平行；分别在第一镜面和第二镜面区域各设置有光学膜；在第一镜面的上部分设置有45°高反膜，第一镜面的下部分设置有45°增透膜；在第二镜面上激光照射位置交错设置有45°高反膜和45°增透膜。

5.根据权利要求4所述的一种高功率半导体叠阵空间合束的装置，其特征在于：所述的45°增透膜的光透过率大于等于99.8％，45°高反膜光反射率大于等于99.8％。

6.根据权利要求2所述的一种高功率半导体叠阵空间合束的装置，其特征在于：上部分的a个半导体阵列产生激光经过平面反射镜向下反射，然后照射到条纹镜上的第二镜面设置有反射膜区域，进行第二次反射，然后输出激光；下部分的b个半导体阵列产生的激光直接照射到条纹镜第一镜面上，其中b个半导体阵列中上端x个阵列产生的激光，照射到第一镜面上部分设置有45°高反膜的区域，向下反射至第二平面反射镜，经过二次反射，然后通过条纹镜第一镜面设置有增透膜区域，并且通过第二镜面的透射区域，进行透射；b个阵列中位于下端的y个阵列则直接透过条纹镜的第一镜面，并从第二镜面设置有增透膜区域透射；其中N＝a+b，b＝x+y。

7.根据权利要求1所述的一种高功率半导体叠阵空间合束的装置，其特征在于：在将半导体叠阵下部分x和y个阵列进行位置交换、向下偏移，然后透射过条纹镜，进行输出；将上部分a个阵列经过第一平面反射镜和条纹镜反射后，穿插于下部分激光的间隙中；通过改变条纹镜第一镜面反射区域大小，来改变所反射x个半导体阵列数量，以实现不同高功率下的激光合束。

8.利用权利要求1所述装置的进行的一种高功率半导体叠阵空间合束的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：第一步通过半导体叠阵功率，以及条纹镜材料所能承受的最大热致应力，选取不同厚度条纹镜，第二步则是根据条纹镜厚度，依据公式：确定折射距离，d'指的是折射距离，d指的是条纹镜厚度，n指的是折射率；第三步根据折射距离大小确定所要向下重组半导体阵列的数量x，进而确定条纹镜第一镜面45°高反膜区域大小，以防止由于折射所造成的光线紊乱问题，第四步根据第一平面反射镜(3)和条纹镜(2)之间的实际高度差确定条纹镜第二镜面相互交错的高反膜和增透膜的宽度比，使得一个高功率半导体叠阵上下两部分激光交叉输出，实现高功率空间合束。