一种高功率半导体激光器系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种高功率半导体激光器系统，包括自下而上依次设置的下通水块，半导体激光器模块，上通水块；半导体激光器模块为多个半导体激光器依次水平排列，且相邻的两个半导体激光器呈V型摆放，相邻的两个半导体激光器发出的两束激光光束的中心光轴存在交点。本方案消除了多个半导体激光器水平排列使用时产生的光斑中间暗区，提高了光斑的均匀性，此外可以减小半导体激光器的光斑工作平面的距离，尤其在激光医疗的应用中突显优势，减小了激光医疗系统的体积。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于半导体激光器
，具体涉及一种高功率半导体激光器面阵系统。
技术介绍
高功率半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长等优点，成为新世纪发展快、成果多、学科渗透广、应用范围大的核心器件，已广泛用于激光加工、激光医疗、激光显示及科学研究领域。在激光脱毛应用中常会将多个半导体激光器平行排列组合使用来实现大光斑的半导体激光光源，当多个半导体激光器排列使用时，所产生的叠加光斑中间会产生暗区(参考图1，3为在工作平面2上产生的暗区)，一方面是因为相邻的半导体激光器之间存在间隙，该间隙会导致光斑存在暗区；另一方面是因为半导体激光器发出的光斑的光强呈高斯分布，即光强从中心至四周依次递减，会导致相邻半导体激光器的光斑之间存在暗区。叠加光斑的暗区会影响光斑均匀性，限制了其在激光医疗领域、侧泵和表面加工领域等对光斑均匀性要求较高的应用中的推广。目前，为了消除上述暗区对光斑质量的影响，通常可以采用光学整形的方法，在半导体激光器的出光方向上加合束镜、棱镜、扩束镜等来实现对光斑质量的优化，达到消除中间暗区的目的。此种方法增加了光学整形模块，会使系统的体积较大，成本较高。
技术实现思路
为了克服现有技术不足，本专利技术提供了一种高功率半导体激光器系统，来消除相邻半导体激光器平行排列组合使用时产生的光斑中间的暗区，优化了光斑的均匀度。具体的技术方案为:一种高功率半导体激光器系统包括自下而上依次设置的下通水块，半导体激光器模块，上通水块；所述半导体激光器模块为多个半导体激光器依次水平排列，且相邻的两个半导体激光器呈V型摆放，上述相邻的两个半导体激光器发出的两束激光光束的中心光轴存在交点；所述的相邻两个半导体激光器阵摆放的V型角度Θ取值范围为160° <θ<180°，使相邻的两个半导体激光器发出的光束在工作平面上形成的光斑有重叠区域，消除了由于相邻半导体激光器的间隙导致的中间暗区。所述的半导体激光器模块中的半导体激光器为半导体激光器垂直叠阵，半导体激光器垂直叠阵由多个半导体激光器单元垂直堆叠而成。所述的半导体激光器单元包括制冷片和激光芯片，制冷片包括制冷片主体，所述的制冷片主体为片状结构，在制冷片主体的一端设有芯片安装区，所述的激光芯片安装在芯片安装区。所述的制冷片材料为高导热率的金属材料。所述的半导体激光器模块中的多个半导体激光器的电连接方式为串联连接。所述的半导体激光器垂直叠阵可以为微通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵，也可以为宏通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵，所述的下通水块内和上通水块内均设有与半导体激光器垂直叠阵匹配的液体通道。微通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵与宏通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵的主要区别为制冷片结构不同，微通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵使用质量较高的去离子水做为制冷液，宏通道液体制冷型半导体激光器可以使用工业用自来水作为制冷液体。所述的宏通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵中的半导体激光器单元采用宏通道型液体制冷片，所述的宏通道型液体制冷片为制冷片主体上分布有贯通制冷片上表面和下表面的通液孔，所述的相邻的半导体激光器单元的制冷片的通液孔依次连通，构成所述宏通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵的液体制冷通道，所述的制冷片的通液孔直径为0.3毫米一3毫米。所述宏通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵的液体制冷通道与下通水块的液体通道，以及上通水块的液体通道连通。所述的微通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵中的半导体激光器单元采用微通道型液体制冷片，所述的微通道型液体制冷片的制冷片主体上设置有入液孔和出液孔，且制冷片内部分布有微小的液体制冷通道，所述的微小的液体制冷通道直径为0.1毫米一I毫米。所述制冷片内部微小的液体制冷通道与入液孔，出液孔相互连通；所述的多个半导体激光器单元的入液孔相互连通构成微通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵的入液通道，出液孔相互连通构成微通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵的出液通道，所述的入液通道，出液通道与下通水块的液体通道，以及上通水块的液体通道连通。所述的半导体激光器模块的两侧分别各设有一块侧板，用于固定半导体激光器模块；所述的半导体激光器模块的背部安装有绝缘块，绝缘块上覆有正电极的引出电极和负电极的引出电极。本技术具有以下优点:1.本方案中的高功率半导体激光器系统结构简单，易于实现，可根据半导体激光器的慢轴发散角调节半导体激光器面阵中的相邻叠阵的摆放角度，相比增加了光学整形模块来实现消除暗区的方案，降低了成本；2.本方案最终得到的光束质量好，光斑均匀；3.本方案的高功率半导体激光器系统在激光医疗的应用中具有优势，尤其是激光脱毛的应用，可以实现较小的光斑工作距离，并且减小的激光医疗仪器的体积。【附图说明】图1为平行排列的相邻的半导体激光器产生的中间暗斑。图2为本方案的高功率半导体激光器系统的结构图。图3为本方案中的半导体激光器系统消除中间暗区的原理图。图4为本方案的高功率半导体激光器系统中的半导体激光器摆放角度说明。图5为本方案的实施例。附图标号说明:1为半导体激光器，2为激光光斑的工作平面，3为中间暗区，4为相邻半导体激光器摆放角度Θ，5为下通水块，6为上通水块，7为半导体激光器模块，8为侧板，9为绝缘块,10为负电极片，11为正电极片。【具体实施方式】现结合附图，对本技术中的一种高功率半导体激光器系统做进一步说明。图2为本方案中的高功率半导体激光器系统的结构图，图3为本方案中的半导体激光器系统消除中间暗区的原理图。一种高功率半导体激光器系统包括自下而上依次设置的下通水块5，半导体激光器模当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率半导体激光器系统，其特征在于：包括自下而上依次设置的下通水块，半导体激光器模块，上通水块；所述半导体激光器模块为多个半导体激光器依次水平排列，且相邻的两个半导体激光器呈V型摆放，上述的相邻的两个半导体激光器发出的两束激光光束的中心光轴存在交点；所述的相邻两个半导体激光器摆放的V型角度θ取值范围为160°<θ<180°。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于冬杉，蔡磊，刘兴胜，
申请(专利权)人：西安炬光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61