[实用新型]一种光束整形的阵列激光会聚系统

说明书

本实用新型公开了一种光束整形的阵列激光会聚系统，该系统包括：激光二极管阵列，用于发射激光束阵列；多组整形单元，每组整形单元设置在每个激光束的路径上，每组整形单元均包括第一三棱镜、第二三棱镜和反射元件；反射元件将二次扩束后的激光束反射，以减小在慢轴方向相邻激光束的间距；会聚单元和单芯光纤，会聚单元将所有反射元件反射的激光束耦合至单芯光纤。本实用新型通过整形单元对激光束进行两次扩束，增大激光束在慢轴方向的尺寸，并通过反射元件减小在快轴方向相邻激光束的间距，从反射元件反射的激光束阵列排列紧凑，消除了残余发散角，并会聚得到更小的光斑尺寸，可以耦合进直径更小的单芯光纤。

技术领域

本实用新型涉及半导体激光器技术领域，特别涉及一种光束整形的阵列激光会聚系统。

背景技术

激光二极管输出光束是椭圆形能量分布，且具有像散，一般对垂直方向准直后，水平方向仍然有残余发散角，当经过会聚透镜耦合到光纤后，会聚的光斑尺寸受到残余发散角限制，使得耦合的光斑不容易进入较细的光纤，影响了耦合的效率及光纤输出的光功率大小。

为了提升输出光功率，一般需要利用多个激光二极管进行光纤耦合，由于物理尺寸及安装尺寸限制，激光二极管的输出光束彼此有空间间隔，而会聚透镜具有物理孔径限制，对接收的光束数量和光斑尺寸有限制。而且，当光束间隔太大时，导致会聚光束的数值孔径过大，无法全部耦合到光纤中。因此，为了获得高功率的耦合输出，对激光二极管排列、光学元件布局、系统的尺寸和紧凑度提出更高要求。目前，亟需一种新的阵列激光会聚系统来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构精简、消除了残余发散角、减小光斑尺寸的阵列激光会聚系统。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种光束整形的阵列激光会聚系统，包括：

激光二极管阵列，用于发射激光束阵列，所述激光二极管阵列包括两组在激光束快轴方向错开排列的激光二极管；

多组整形单元，每组整形单元设置在每个激光束的路径上，每组整形单元均包括：

第一三棱镜、第二三棱镜和反射元件，所述第一三棱镜对激光束在慢轴方向的尺寸进行一次扩束，并将激光束一次偏折入第二三棱镜；所述第二三棱镜将一次偏折的激光束二次偏折至与激光二极管阵列发射的激光束平行，并对激光束在慢轴方向的尺寸进行二次扩束；所述反射元件将二次扩束后的激光束反射，每组激光二极管对应的多个反射元件在激光束传输方向错开排列，以减小在激光束慢轴方向相邻激光束的间距；

会聚单元和单芯光纤，所述会聚单元将所有反射元件反射的激光束耦合至所述单芯光纤。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一三棱镜和第二三棱镜的形状相同，所述第一三棱镜和第二三棱镜均为直角三棱镜，所述直角三棱镜包括长直角面、短直角面和底面，激光束由所述第一三棱镜的底面折射至所述第一三棱镜的长直角面，并从所述第一三棱镜的长直角面出射，之后由所述第二三棱镜的底面折射至所述第二三棱镜的长直角面，并从所述第二三棱镜的长直角面出射至所述反射元件上。

作为本实用新型的进一步改进，从所述第二三棱镜的长直角面出射的激光束与所述第二三棱镜的长直角面法线夹角等于从所述第一三棱镜的长直角面出射的激光束与第一三棱镜的长直角面法线夹角。

作为本实用新型的进一步改进，二次扩束后的激光束在慢轴方向的尺寸与快轴方向相同。

作为本实用新型的进一步改进，所述反射元件为反射镜。

作为本实用新型的进一步改进，所述反射镜的反射面与二次扩束后的激光束呈45度。

作为本实用新型的进一步改进，所述激光二极管阵列包括四个激光二极管，每组激光二极管包括两个激光二极管。