[发明专利]一种基于正多棱锥的半导体激光单管合束器

说明书

本发明公开了一种基于正多棱锥的半导体激光单管合束器，属于半导体激光技术领域。本发明其特征在于，正多棱锥的锥面与底面所成的二面角角度为45度；正多棱锥的多个锥面为半导体激光单管光束反射面；每个锥面蒸镀高反射光学膜，高反射光学膜的入射角为45度，高反射光学膜的中心波长为半导体激光单管输出波长；每个锥面对应一个半导体激光单管，半导体激光单管以正多棱锥的锥轴成轴对称分布；每个半导体激光单管输出光束经准直镜准直，形成平行光；平行光以45度角入射到正多棱锥的锥面，经正多棱锥的锥面反射，反射光束以平行于锥轴方向射出；聚焦镜将所有锥面反射的光束聚焦到一起，实现半导体激光单管合束器。

技术领域

本发明涉及一种基于正多棱锥的半导体激光单管合束器，属于半导体激光技术领域。

背景技术

随着半导体激光技术的发展，单管半导体激光器的输出功率不断提高，例如，100微米条宽单管输出功率达24.6瓦，并且连续工作寿命长达上万小时。为了进一步提高半导体激光的输出功率密度，诞生了半导体激光单管合束技术。

现有技术很多是以半导体激光单管合束方式提高半导体激光器输出功率密度，该方式将多个单管半导体激光器在空间上简单拼合，形成阵列，实现多束激光的空间合束，遗憾的是，该方案在提高功率的同时，却牺牲了光束质量，如功率密度和分布均匀度不尽如人意，难以满足工业加工和军事领域的特别需求。

发明内容

为了在提高半导体激光单管合束输出功率的同时，提高光束质量，我们发明了一种基于正多棱锥的半导体激光单管合束器，同时，本发明还具有装调容易的优点。

本发明之一种基于正多棱锥的半导体激光单管合束器其特征在于，如图 1 所示，图1是以正八棱锥为例，包括：正多棱锥1、半导体激光单管2、准直镜3和聚焦镜4；正多棱锥1的锥面与底面所成的二面角角度为45度；正多棱锥1的每个锥面蒸镀高反射光学膜，高反射光学膜的入射角为45度，高反射光学膜的中心波长为半导体激光单管2的输出波长；正多棱锥1每一个锥面对应一个半导体激光单管2，半导体激光单管2以正多棱锥1的锥轴成轴对称分布，每个半导体激光单管2输出波长相同。

本发明之一种基于正多棱锥的半导体激光单管合束器在工作时，同现有单管半导体激光器一样，每个半导体激光单管2的输出光均需要由准直镜3准直为一束平行光，如图2所示。在图2中每束平行光以45度角入射到正多棱锥1的锥面，再经正多棱锥1的锥面反射，反射光束以平行于锥轴方向出射，出射光经聚焦镜4聚焦，实现半导体激光单管合束。

可见，在本发明之一种基于正多棱锥的半导体激光单管合束器中，正多棱锥可以包括很多个半导体激光单管，半导体激光单管越多，输出的光束功率密度越高，并且可以根据需要通过调整半导体激光单管的位置，如图 2所示，调整正多棱锥1输出光束的大小，满足不同输出功率密度要求的应用领域。

由于在本发明的构成中有多个半导体激光单管2，每个半导体激光单管2都水平放置，输出的光束以垂直水平方向射出，因此，降低了多个半导体激光单管合束光学系统的装调难度。

附图说明

图 1 是本发明之一种基于正多棱锥的半导体激光单管合束器的结构示意图的俯视图，该图同时作为摘要附图。图 2 为沿图 1中的 A-A方向的剖视图，能清晰表示每个半导体激光单管光束行走路径情况。

具体实施方式

下面结合图1对本发明进一步详细说明。

本发明之一种基于正多棱锥的半导体激光单管合束器其具体方案如下所述，如图1 所示，图1是以正八棱锥为例。正八棱锥1的每个锥面与底面的二面角为45度；将正八棱锥固定水平放置，八个锥面方向分别水平放置一个半导体激光单管2，半导体激光单管2出光方向指向对应着的锥面；每个半导体激光单管2都以正八棱锥1的锥轴成轴对称分布；从每个半导体激光单管2输出的光束经准直镜3进行准直，光束成为一束平行光；每束平行光再以45度角入射到正八棱锥1的每个锥面，每束平行光再经正八棱锥1的锥面反射，根据光在两种均匀介质界面发生反射时的反射定律，得出每束平行光在两界面反射时的反射角等于入射角，因此，反射平行光束出射方向是以平行于锥轴方向出射，出射光束最后经聚焦镜4聚焦，实现半导体激光单管合束。