一種大功率半導(dǎo)體激光器線陣束參積調(diào)整的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，公開一種大功率半導(dǎo)體激光器線陣束參積調(diào)整的裝置。該裝置包含快軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡、錯(cuò)位整形堆棧、重排整形堆棧及慢軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡陣列四部分。采用微小尺寸平行玻璃薄片作為光束整形組件，通過(guò)尺寸及角度的優(yōu)化設(shè)計(jì)，針對(duì)大功率半導(dǎo)體激光器線陣中每個(gè)獨(dú)立發(fā)光單元實(shí)現(xiàn)光束錯(cuò)位整形及重排整形，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器線陣束參積的調(diào)整。該發(fā)明具有器件成本低、整形效率高、適用于大功率半導(dǎo)體激光器等優(yōu)點(diǎn)?；谠摪l(fā)明研制的高功率半導(dǎo)體激光輸出光源可應(yīng)用在泵浦固體激光器、醫(yī)療及工業(yè)加工等眾多領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】
一種大功率半導(dǎo)體激光器線陣束參積調(diào)整的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，提供了一種大功率半導(dǎo)體激光器線陣實(shí)現(xiàn)束參積調(diào)整的裝置，基于該發(fā)明研制的高功率半導(dǎo)體激光輸出光源可應(yīng)用在栗浦固體激光器、醫(yī)療及工業(yè)加工等眾多領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器由于具有電光轉(zhuǎn)換效率高、可靠性好、小型化等優(yōu)點(diǎn)，在激光栗浦和直接應(yīng)用等方面均得到迅速發(fā)展，特別是半導(dǎo)體激光器線陣集成了多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光單元，具有輸出功率高及集成性好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用更為廣泛。但由于其特殊的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)條形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致輸出光束在平行于P-N結(jié)方向(慢軸)和垂直于P-N結(jié)方向(快軸)的束參積差異很大，限制了該器件的應(yīng)用。為了更好地應(yīng)用半導(dǎo)體激光器線陣光源，需要根據(jù)使用要求，對(duì)其出射光束進(jìn)行束參積調(diào)整。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)半導(dǎo)體激光器線陣束參積調(diào)整的方法，多采用臺(tái)階鏡方法、光纖合束方法等。但是該類方法的缺點(diǎn)是光束切割中，整形效率較低，能量損失的原因是該類方法設(shè)計(jì)中常常是針對(duì)半導(dǎo)體激光器線陣慢軸整體光斑進(jìn)行切割，導(dǎo)致切割點(diǎn)(線)可能處在半導(dǎo)體激光器線陣中發(fā)光單元上，同時(shí)受發(fā)光區(qū)間隔尺寸限制，慢軸方向光束不能實(shí)現(xiàn)較好準(zhǔn)直。因此，高效率的束參積調(diào)整裝置及技術(shù)一直是半導(dǎo)體激光線陣光源推向應(yīng)用的一項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，采用微小尺寸平行玻璃薄片作為光束整形組件，通過(guò)尺寸及角度的優(yōu)化設(shè)計(jì)，針對(duì)大功率半導(dǎo)體激光器線陣中每個(gè)獨(dú)立發(fā)光單元實(shí)現(xiàn)光束錯(cuò)位整形及重排整形，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器線陣束參積的調(diào)整。該發(fā)明具有器件成本低、整形效率高、適用于大功率半導(dǎo)體激光器等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]—種大功率半導(dǎo)體激光器線陣實(shí)現(xiàn)束參積調(diào)整的裝置，從入射光方向到出射光方向依次包括:快軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡結(jié)構(gòu)、錯(cuò)位整形堆棧結(jié)構(gòu)、重排整形堆棧結(jié)構(gòu)和慢軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡陣列結(jié)構(gòu)，
[0006]所述快軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡結(jié)構(gòu)中的凸柱透鏡與慢軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡陣列結(jié)構(gòu)中的凸柱透鏡相互垂直，
[0007]所述錯(cuò)位整形堆棧結(jié)構(gòu)與重排整形堆棧結(jié)構(gòu)相互垂直。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述錯(cuò)位整形堆棧結(jié)構(gòu)包括若干組并列設(shè)置的玻璃片組，每一組玻璃片組包括兩塊形狀大小一致的平行四邊形玻璃片和一塊矩形玻璃片。
[0009]在上述技術(shù)方案中，兩塊平行四邊形玻璃片各自貼在矩形玻璃片兩個(gè)平面上，以矩形玻璃片的中心為基點(diǎn)、兩塊平行四邊形玻璃片中心對(duì)稱設(shè)置。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述平行四邊形玻璃片長(zhǎng)邊對(duì)角線與矩形玻璃片的對(duì)角線長(zhǎng)度相等。
[0011]在上述技術(shù)方案中，所述重排整形堆棧結(jié)構(gòu)包括一塊矩形玻璃片，矩形玻璃片的兩側(cè)各自貼有若干塊平行四邊形玻璃片。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述矩形玻璃片的兩側(cè)的平行四邊形玻璃片形狀大小一致，且數(shù)量相同。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述矩形玻璃片兩側(cè)的平行四邊形玻璃片并列設(shè)置，且以矩形玻璃片的中心為基點(diǎn)中心對(duì)稱設(shè)置。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述平行四邊形玻璃片的一條邊與矩形玻璃片短邊平行，平行四邊形玻璃片長(zhǎng)邊上的兩個(gè)對(duì)角各自與矩形玻璃片的長(zhǎng)邊接觸。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0016]本發(fā)明具有原理簡(jiǎn)單、器件易加工、調(diào)整效率高、集成性好等優(yōu)點(diǎn)，基于該發(fā)明研制的大功率半導(dǎo)體激光耦合輸出光源可應(yīng)用在栗浦固體激光器、醫(yī)療及工業(yè)加工等眾多領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明中錯(cuò)位整形堆棧結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明中重排整形堆棧結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0020]其中:I是大功率半導(dǎo)體激光器線陣，2是快軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡，3是錯(cuò)位整形堆棧，31是平行四邊形玻璃片，32是矩形玻璃片，4是重排整形堆棧，41是平行四邊形玻璃片，42是矩形玻璃片，5是束參積調(diào)整裝置集成固定組件，6是慢軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡陣列。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明包括快軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡、錯(cuò)位整形堆棧、重排整形堆棧、慢軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡陣列四部分，然后通過(guò)固定組件將四部分固定成一個(gè)完整的裝置。
[0024]快軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡結(jié)構(gòu)沿快軸方向有一段固定區(qū)域，分別分布在有效準(zhǔn)直區(qū)域的兩側(cè)。其焦距在400μπι?900μπι，應(yīng)用面均鍍與應(yīng)用波長(zhǎng)匹配的低反射率薄膜。
[0025]錯(cuò)位整形堆棧結(jié)構(gòu)由兩種不同尺寸及角度的平行玻璃薄片，平行四邊形玻璃片31和矩形玻璃片32，兩張平行四邊形玻璃片31和一張矩形玻璃片32形成一組。兩張平行四邊形玻璃片31分別設(shè)置在矩形玻璃片32的兩側(cè)，且以矩形玻璃片32中心為基準(zhǔn)點(diǎn)呈中心對(duì)稱設(shè)置，平行四邊形玻璃片31的長(zhǎng)邊對(duì)角線與矩形玻璃片32對(duì)角線長(zhǎng)度相等。也就是說(shuō)平行四邊形玻璃片31與矩形玻璃片32的上邊緣和下邊緣各自齊平。如圖2所示，兩個(gè)呈中心對(duì)稱的平行四邊形31相反布置，然后將若干組并列組合在一起。其中平行四邊形玻璃片31起到光束錯(cuò)位作用，矩形玻璃片32起到光束透射作用及組件固定作用。組件中所有應(yīng)用面均鍍與應(yīng)用波長(zhǎng)匹配的低反射率薄膜。
[0026]重排整形堆棧結(jié)構(gòu)由一張矩形玻璃片42和分別設(shè)置在矩形玻璃片42兩邊的若干平行四邊形玻璃片41。如圖3所示，在矩形玻璃片42的頂面上并列挨著設(shè)置有多個(gè)平行四邊形玻璃片41，在矩形玻璃片42的底面同樣設(shè)置有相同數(shù)量的平行四邊形玻璃片41，矩形玻璃片42上下兩側(cè)的平行四邊形玻璃片41呈中心對(duì)稱。因此，一上一下的兩個(gè)平行四邊形玻璃片方向是相反的。在本結(jié)構(gòu)中，平行四邊形玻璃薄片41起到光束重排作用，矩形玻璃片42起到光束透射作用及組件固定作用。組件中所有應(yīng)用面均鍍與應(yīng)用波長(zhǎng)匹配的低反射率薄膜。
[0027]慢軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡陣列結(jié)構(gòu)是沿慢軸方向具有周期分布的慢軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡陣列，應(yīng)用面均鍍與應(yīng)用波長(zhǎng)匹配的低反射率薄膜。
[0028]本裝置中快軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡結(jié)構(gòu)中的凸柱透鏡和慢軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡陣列結(jié)構(gòu)中的凸柱透鏡從空間中看是相互垂直的；同樣錯(cuò)位整形堆棧結(jié)構(gòu)與重排整形堆棧結(jié)構(gòu)在空間上看也是相互垂直的。
[0029 ]本發(fā)明裝置的工作過(guò)程為:
[0030]利用快軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡對(duì)大功率半導(dǎo)體激光器線陣的快軸光束進(jìn)行準(zhǔn)直。
[0031]利用錯(cuò)位整形堆棧對(duì)大功率半導(dǎo)體激光器線陣中獨(dú)立發(fā)光單元出射光束進(jìn)行錯(cuò)位整形，其中經(jīng)過(guò)平行四邊形平行玻璃片31組件的光束形成錯(cuò)位效果，經(jīng)過(guò)矩形玻璃片32組件的光束沿原光路傳輸，每個(gè)組件對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立發(fā)光單元的出射光束。
[0032]利用重排整形堆棧對(duì)大功率半導(dǎo)體激光器線陣中獨(dú)立發(fā)光單元出射光束進(jìn)行錯(cuò)位整形，其中經(jīng)過(guò)平行四邊形玻璃片41組件的光束形成重排效果，經(jīng)過(guò)矩形玻璃片42組件的光束沿原光路傳輸，每個(gè)組件對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立發(fā)光單元的出射光束。
[0033]經(jīng)過(guò)重排整形后，沿快軸方向形成三層光束，慢軸方向形成四列光束，利用慢軸平凸柱透鏡陣列，其中每列光束單元對(duì)應(yīng)一個(gè)慢軸平凸柱透鏡單元，實(shí)現(xiàn)光束慢軸的準(zhǔn)直及大功率半導(dǎo)體激光器線陣束參積的調(diào)整。
[0034]通過(guò)精密的調(diào)整支架，對(duì)快軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡、錯(cuò)位整形堆棧、重排整形堆棧、慢軸平凸柱透鏡陣列及固定組件利用紫外膠水進(jìn)行精密固定，形成集成的束參積調(diào)整裝置。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大功率半導(dǎo)體激光器線陣束參積調(diào)整的裝置，其特征在于從入射光方向到出射光方向依次包括:快軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡結(jié)構(gòu)、錯(cuò)位整形堆棧結(jié)構(gòu)、重排整形堆棧結(jié)構(gòu)和慢軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡陣列結(jié)構(gòu)， 所述快軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡結(jié)構(gòu)中的凸柱透鏡與慢軸準(zhǔn)直平凸柱透鏡陣列結(jié)構(gòu)中的凸柱透鏡相互垂直， 所述錯(cuò)位整形堆棧結(jié)構(gòu)與重排整形堆棧結(jié)構(gòu)相互垂直。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率半導(dǎo)體激光器線陣束參積調(diào)整的裝置，其特征在于所述錯(cuò)位整形堆棧結(jié)構(gòu)包括若干組并列設(shè)置的玻璃片組，每一組玻璃片組包括兩塊形狀大小一致的平行四邊形玻璃片(31)和一塊矩形玻璃片(32)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大功率半導(dǎo)體激光器線陣束參積調(diào)整的裝置，其特征在于兩塊平行四邊形玻璃片(31)各自貼在矩形玻璃片(32)兩個(gè)平面上，以矩形玻璃片(32)的中心為基點(diǎn)、兩塊平行四邊形玻璃片(31)中心對(duì)稱設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大功率半導(dǎo)體激光器線陣束參積調(diào)整的裝置，其特征在于所述平行四邊形玻璃片(31)長(zhǎng)邊對(duì)角線與矩形玻璃片(32)的對(duì)角線長(zhǎng)度相等。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率半導(dǎo)體激光器線陣束參積調(diào)整的裝置，其特征在于所述重排整形堆棧結(jié)構(gòu)包括一塊矩形玻璃片(42)，矩形玻璃片(42)的兩側(cè)各自貼有若干塊平行四邊形玻璃片(41)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種大功率半導(dǎo)體激光器線陣束參積調(diào)整的裝置，其特征在于所述矩形玻璃片(42)的兩側(cè)的平行四邊形玻璃片(41)形狀大小一致，且數(shù)量相同。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種大功率半導(dǎo)體激光器線陣束參積調(diào)整的裝置，其特征在于所述矩形玻璃片(42)兩側(cè)的平行四邊形玻璃片(41)并列設(shè)置，且以矩形玻璃片(42)的中心為基點(diǎn)中心對(duì)稱設(shè)置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種大功率半導(dǎo)體激光器線陣束參積調(diào)整的裝置，其特征在于所述平行四邊形玻璃片(41)的一條邊與矩形玻璃片(42)短邊平行，平行四邊形玻璃片(41)長(zhǎng)邊上的兩個(gè)對(duì)角各自與矩形玻璃片(42)的長(zhǎng)邊接觸。9.根據(jù)權(quán)利要求2?4任一所述的一種大功率半導(dǎo)體激光器線陣束參積調(diào)整的裝置，其特征在于所述平行四邊形玻璃片(31)、矩形玻璃片(32)的應(yīng)用面上均鍍有一層低反射率薄膜。10.根據(jù)權(quán)利要求5?8任一所述的一種大功率半導(dǎo)體激光器線陣束參積調(diào)整的裝置，其特征在于所述平行四邊形玻璃片(32)、矩形玻璃片(42)的應(yīng)用面上均鍍有一層低反射率薄膜。
【文檔編號(hào)】G02B27/09GK205539734SQ201620066767
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月25日
【發(fā)明人】唐淳, 郭林輝, 武德勇, 吳華玲, 余俊宏, 高松信, 譚昊
【申請(qǐng)人】中國(guó)工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所