[实用新型]一种蓝光多单管平行双光栅外腔反馈合束装置

说明书

本实用新型属于蓝光半导体激光器技术领域，涉及一种蓝光多单管平行双光栅外腔反馈合束装置。包括：蓝光半导体激光器单管模块，转换透镜，平行双光栅结构，外腔反馈镜，半波片，反射镜组，偏振分光棱镜，波长合束的单光栅结构。本实用新型针对蓝光半导体激光多单管组合光束线宽压缩，可获得高功率，高光束质量的激光。

技术领域

本实用新型属于蓝光半导体激光器技术领域，更具体地，涉及一种蓝光多单管平行双光栅外腔反馈合束装置，针对蓝光半导体激光多单管组合光束线宽压缩，获得高功率，高光束质量的激光。

背景技术

大功率蓝光半导体激光器电光效率高、体积小、质量轻、寿命长、性能稳定、可靠性好、加工金属的速度更快，效率更高，应用在电动车电极、电子元器件、航空航天领域中的铜基等高红外激光反射材料的增材制造和焊接加工中。然而，单个二极管功率有限，目前最高仅为4-5W。多个二极管的光束整合在一起，才能得到高功率输出。这样的结果是，蓝光半导体激光器的光束质量往往较差，但通过光束准直、光束整形、空间合束、偏振合束和光纤耦合技术等技术，可以提高输出功率和光束质量。

蓝光半导体激光器合束技术主要有空间合束、偏振合束、光谱合束等等。多个蓝光半导体激光单管光谱合束后，输出光束的整体线宽，决定了蓝光半导体激光单管能参与光谱合束的个数。实现合束后窄线宽输出，成为实现多个蓝光半导体激光单管光谱合束的关键。

蓝光半导体激光单管光谱合束后线宽的重要性，具体体现在两个方面：1、半导体激光单管的增益带宽有限，想要增加单管合束数量，需要每个发射级有更窄的辐射谱宽以及光谱间隔；2、光栅的衍射效率与波长有关，通常只在某一波长范围内具有较高的衍射效率。

合束后输出的整体线宽，随着参与合束的半导体激光单管个数增加而增大。由于受到光栅衍射效率的限制，单管个数增加的越多，输出整体线宽越宽，偏离光栅最大衍射效率的波长越远，整体合束的效率就会降低。

通过传统单光栅外腔反馈的光谱合束方法，一个光栅对应一个发光模块，在理想情况下，输出光束的光束质量与单个发光模块的光束质量相同，但是，合束之后光谱谱线变宽，并且昂贵的光栅往往利用率不高。

实用新型内容

本实用新型专利目的在于实现更多的蓝光半导体单管合束，压缩合束后谱线宽度，提高整体输出功率，提高光栅利用效率，能获得高功率、高光束质量的多蓝光半导体激光单管光谱组束光源。

为实现上述目的，本实用新型专利提供如下技术方案，该实用新型所涉及的装置包括：蓝光半导体激光器单管模块1-1,1-2,…2-3′，沿蓝光的光路方向上依次设有转换透镜3,3′,3,3″′，平行双光栅结构4,4′，外腔反馈镜6,6′,6″,6″′，半波片7,7′，反射镜组5,5′,9,10，偏振分光棱镜8,8′，波长合束的单光栅结构11。本实用新型采用两个平行双光栅结构，利用外腔反馈锁定波长，实现从多个蓝光半导体单管模块出来的蓝色激光合束成为四束光，再利用偏振合束分别合成两束光，这两束光经过一个单光栅结构进行波长合束，最后合成一道高功率高光束质量的光束。

优选的，所述的蓝光半导体激光器单管模块由蓝光半导体激光器单管、快轴准直镜、慢轴准直镜组成，能实现高光束质量的单管蓝色激光输出。为了扩大半导体激光器本身的增益波长范围，这些单管结构只要增益光谱和位置满足具有相同衍射角的光栅方程即可。

优选的，多个蓝光半导体激光器单管模块输出的激光在经过调光后，互相平行输出。经过转换透镜后，以不同角度入射到平行双光栅结构。

优选的，入射到平行双光栅结构的光束偏振方向与光栅要求的偏振方向相同。

优选的，平行双光栅结构由两块互相平行的光栅组成，均以littrow结构放置。

作为本实用新型的进一步优选，蓝光半导体激光器单管模块位于转换透镜焦平面处，双光栅结构中第一块光栅的中心距离转换透镜稍小于转换透镜后焦距。