[发明专利]一种实现均匀平顶分布的激光二极管面阵系统

说明书

本发明公开了一种实现均匀平顶分布的激光二极管面阵系统，实现均匀平顶分布的激光二极管面阵系统包括：偏振分光元件；两组光路组件分别排布于偏振分光元件的第一方向和第二方向，第二方向垂直于第一方向；光路组件包括：激光二极管面阵LDA，包括多条沿预设方向间隔排布的激光二极管LDbar条，预设方向与光路组件的排布方向垂直；与多条LDbar条一一对应的多个微透镜准直结构，每个微透镜准直结构适于对其对应的LDbar条的光束进行准直；折射组件，用于减小任意相邻两束准直后的光束之间的间距；偏振分光件适于将两组光路组件输出的光束进行空间补偿偏振合束，以获得光强均匀平顶分布的光束。本发明利用折射组件、偏振棱镜改变光束位置实现光强均匀平顶分布。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种实现均匀平顶分布的激光二极管面阵系统。

背景技术

激光二极管广泛应用于固体激光系统、激光美容、激光检测与材料加工等领域，随着各个领域对激光功率和激光束尺寸的不断提高，特别是作为高功率大尺寸侧面泵浦的固体激光系统的泵浦源，需要采用多个激光二极管进行空间排列来组合使用，即采用LDA作为泵浦源。

由于二极管激光的PN结构型导致其出射的激光光束具有一定的发散角，且在快轴方向和慢轴方向上的发散角不同，导致在使用二极管激光之前先对其输出的激光光束进行整形和传输控制。常常采用快轴准直镜(FAC)对快轴方向的发散光束进行准直，由于受到FAC机械尺寸的影响，LDA中每个激光二极管巴条(LD bar)之间都存在一定的纵向间隔，这使得准直后的LDA出射光束在快轴方向呈条纹状分布，以至于LDA出射的大尺寸面光束占空比较低，整体分布为非均匀的条纹状。

在现有的激光系统中，常采用的端面泵浦方式为将LDA出射的泵浦光直接汇聚到激光增益介质的泵铺面入口内，通过泵浦光在介质内的全反射等方式来提高泵浦分布的均匀性。然而在激光增益介质内的泵浦光随着不断的传输，其光束形态会一直发生变化，如光束尺寸、光束截面上强度分布的均匀性等，这使得激光增益介质内的泵浦光在截面上的强度分布达不到高的均匀性，同时会导致难以实现均匀增益和高光束质量激光输出。

发明内容

本发明实施例提供一种实现均匀平顶分布的激光二极管面阵系统，用以解决现有技术中光束尺寸、光束截面上强度分布不均匀的问题。

根据本发明实施例的实现均匀平顶分布的激光二极管面阵系统，包括：

偏振分光元件；

两组光路组件，分别排布于所述偏振分光元件的第一方向和第二方向，所述第二方向垂直于所述第一方向；

所述光路组件包括：

激光二极管面阵LDA，包括多条沿预设方向间隔排布的激光二极管LD bar条，所述预设方向与所述光路组件的排布方向垂直；

与多条所述LD bar条一一对应的多个微透镜准直结构，每个所述微透镜准直结构适于对其对应的所述LD bar条的光束进行准直；

折射组件，用于减小任意相邻两束准直后的光束之间的间距；

所述偏振分光件适于将两组所述光路组件输出的光束进行偏振合束，以获得光强均匀平顶分布的光束。

根据本发明的一些实施例，所述折射组件包括：与多个所述微透镜准直结构一一对应的多个折射件，每个所述折射件适于对其对应的微透镜准直结构输出的光束位移Δy_i；

所述折射件的入射面和出射面平行；

所述折射件的折射率为n，所述微透镜准直结构输出的光束相对于所述折射件的入射角为α_i、折射角为β_i，在所述预设方向上，所述入射面与所述出射面之间的距离为d_Li，所述n、所述α_i、所述β_i、以及所述d_Li满足：