多对共用多组分光镜平面排布单管合束半导体激光器制造技术

多对共用多组分光镜平面排布单管合束半导体激光器属于半导体激光器技术领域。现有技术光束质量差。本发明专利技术中的热沉为两个相同的平面热沉，波长相同的多对单管半导体激光器分为两列，分别安装在两个平面热沉上，并且，每对单管半导体激光器中的两个单管半导体激光器发光方向相对且光轴重合，各对单管半导体激光器的光轴彼此平行；在两列单管半导体激光器之间分布一个分光镜阵列，分光镜镜面与单管半导体激光器输出光光轴呈45°角、与平面热沉所在平面垂直，一行分光镜中的相邻两个分光镜彼此垂直，一列分光镜中的各个分光镜彼此平行；在每对单管半导体激光器中的两个单管半导体激光器之间都排列一行分光镜；在分光镜阵列同一方向反射光一侧设置共用反射腔镜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多对共用多组分光镜平面排布单管合束半导体激光器，属于半导体激光器

技术介绍
随着半导体激光器技术的发展，单管半导体激光器的输出功率不断提高，例如，100微米条宽单管输出功率达24.6瓦，并且连续工作寿命长达数万小时。为了进一步大幅提高半导体激光器的输出功率，诞生了多单管合束技术，例如，1厘米bar激光阵列连续输出功率已超过千瓦。现有技术以多单管合束方式提高半导体激光器输出功率，该方式将多个单管半导体激光器在空间上简单拼合，形成一维或者三维阵列，实现多束激光的空间合束，遗憾的是，该方案在提高功率的同时，却牺牲了光束质量，如输出光的单色性、模式以及光斑光强分布(功率密度、分布均匀度)等不尽如人意，难以满足工业、军事、科研等领域的特别要求。另外，参与合束的单管数量不能过多。
技术实现思路
为了在提高多单管合束半导体激光器输出功率的同时，提高光束质量，实现更多的单管半导体激光器的合束，我们专利技术了一种多对具有各自分光镜阶梯排布单管合束半导体激光器。在本专利技术之多对共用多组分光镜平面排布单管合束半导体激光器中，配备有快慢轴准直镜的每个单管半导体激光器1均固定在热沉上，其特征在于，如图1?3所示，所述热沉为两个相同的平面热沉2，波长相同的多对单管半导体激光器1分为两列，分别安装在两个平面热沉2上，并且，每对单管半导体激光器1中的两个单管半导体激光器1发光方向相对且光轴重合，各对单管半导体激光器1的光轴彼此平行;在两列单管半导体激光器1之间分布一个分光镜3阵列，分光镜3镜面与单管半导体激光器1输出光光轴呈45°角、与平面热沉2所在平面垂直，一行分光镜3中的相邻两个分光镜3彼此垂直，一列分光镜3中的各个分光镜3彼此平行;在每对单管半导体激光器1中的两个单管半导体激光器1之间都排列一行分光镜3;在分光镜3阵列同一方向反射光一侧设置共用反射腔镜4。由所述方案可知，两列单管半导体激光器1中的任何一个其输出光由快慢轴准直镜整形为一束光斑近乎圆形的平行光，该平行光进入分光镜3阵列，由各个分光镜3透射、反射，或多或少地进入两列单管半导体激光器1中的其他任何一个单管半导体激光器1谐振腔中，成为这些谐振腔的一束种子光参与这些谐振腔中光的谐振，在被这些谐振腔的后腔面反射后出射，回到分光镜3阵列中，再由各个分光镜3透射、反射，或多或少地返回原单管半导体激光器1谐振腔中，如图1?3所示，由各个单管半导体激光器1各自的谐振腔及分光镜3阵列外谐振腔构成复合谐振腔，各个单管半导体激光器1的输出光在所述复合谐振腔中谐振，也就是多对单管半导体激光器1共用多组也就是多行分光镜3，这一谐振方式具有波长锁定与线宽压窄效果，使得最终的合束输出光的单色性和模式大为改善，在合束输出光功率提高的同时，光斑功率分布均匀，功率密度明显提高。在分光镜3阵列的两个列向上都有谐振光输出，位于一个列向上的共用反射腔镜4相当于单管合束半导体激光器的腔镜，在它的反射下，谐振光返回分光镜3阵列，再次重复复杂的谐振过程，基于相同的原理，合束输出光的质量会因此再次得到提高。虽然此时合束输出光的光斑形状为条带状，但是，采用现有光束整形技术，如采用光束压缩镜或者采用两个半柱透镜，通过对所述条带状的长边进行压缩，能够获得接近正方形的光斑。【附图说明】图1是本专利技术之多对共用多组分光镜平面排布单管合束半导体激光器整体结构及谐振光光路立体示意图，该图同时作为摘要附图。图2、图3是本专利技术之多对共用多组分光镜平面排布单管合束半导体激光器整体结构及谐振光光路平面示意图，其中，图2中的共用反射腔镜为平面镜，图3中的共用反射腔镜为等腰直角三棱镜。【具体实施方式】在本专利技术之多对共用多组分光镜平面排布单管合束半导体激光器中，配备有快慢轴准直镜的每个单管半导体激光器1均固定在热沉上，如图1?3所示。所述热沉为两个相同的平面热沉2，波长相同的多对单管半导体激光器1分为两列，分别安装在两个平面热沉2上，并且，每对单管半导体激光器1中的两个单管半导体激光器1发光方向相对且光轴重合，各对单管半导体激光器1的光轴彼此平行。所述单管半导体激光器1为F-P腔边发射激光器，工作波长为350?2000nm范围内的某一个波长。单管半导体激光器1后腔面镀有工作波长全反膜，前腔面镀有工作波长增透膜，透射率为70?99 %范围内的某一值。在两列单管半导体激光器1之间分布一个分光镜3阵列，分光镜3镜面与单管半导体激光器1输出光光轴呈45°角、与平面热沉2所在平面垂直，一行分光镜3中的相邻两个分光镜3彼此垂直，一列分光镜3中的各个分光镜3彼此平行。一行分光镜3中分光镜3的数量为偶数，如此设计使得一行分光镜3能够自我修正因分光镜3的厚度原因造成的透射光束侧向偏移。一行分光镜3中的每个分光镜3的反射率相同；从分光镜3阵列的合束输出光一侧到共用反射腔镜4一侧，各行分光镜3的反射率不同且逐行增大，反射率变化范围为10%?30%，分光镜3阵列中分光镜3反射率的这种分布有利于谐振光在一个列向上出光和合束。当本专利技术之单管合束半导体激光器包含两列4对单管半导体激光器1时，所述分光镜3阵列由4行、8列分光镜3构成，从分光镜3阵列的合束输出光一侧到共用反射腔镜4 一侧，4行分光镜3的反射率依次为10%、15%、20%、30%。在每对单管半导体激光器1中的两个单管半导体激光器1之间都排列一行分光镜3。在分光镜3阵列同一方向反射光一侧设置共用反射腔镜4。所述共用反射腔镜4为平面镜或者等腰直角三棱镜，如图2、图3所示。平面镜镜面与分光镜3阵列的列向垂直，如图2所示。如图3所示，等腰直角三棱镜的底面镜面与分光镜3阵列的列向垂直;等腰直角三棱镜的两个腰面镜面为反射镜面;等腰直角三棱镜的中垂面与平面热沉2所在平面垂直、与分光镜3阵列的列向中线重合。如图3所示，在这种方案中，入射等腰直角三棱镜的光被两个腰面先后反射，经过两次反射的光再次进入分光镜3阵列，重复此前复杂的谐振，光的谐振腔腔长大幅延长，合束输出光的质量再次得到提高。【主权项】1.一种多对共用多组分光镜平面排布单管合束半导体激光器，配备有快慢轴准直镜的每个单管半导体激光器(1)均固定在热沉上，其特征在于，所述热沉为两个相同的平面热沉(2)，波长相同的多对单管半导体激光器(1)分为两列，分别安装在两个平面热沉(2)上，并且，每对单管半导体激光器(1)中的两个单管半导体激光器(1)发光方向相对且光轴重合，各对单管半导体激光器(1)的光轴彼此平行;在两列单管半导体激光器(1)之间分布一个分光镜(3)阵列，分光镜(3)镜面与单管半导体激光器(1)输出光光轴呈45°角、与平面热沉(2)所在平面垂直，一行分光镜(3)中的相邻两个分光镜(3)彼此垂直，一列分光镜(3)中的各个分光镜(3)彼此平行;在每对单管半导体激光器(1)中的两个单管半导体激光器(1)之间都排列一行分光镜(3);在分光镜(3)阵列同一方向反射光一侧设置共用反射腔镜(4)。2.根据权利要求1所述的多对共用多组分光镜平面排布单管合束半导体激光器，其特征在于，所述单管半导体激光器(1)为F-P腔边发射激光器，工作波长为350?2000nm范围内的某一个波长;单管半导体激光器(1)后腔面镀有工作波长全反膜，前腔面镀有工作波长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多对共用多组分光镜平面排布单管合束半导体激光器，配备有快慢轴准直镜的每个单管半导体激光器(1)均固定在热沉上，其特征在于，所述热沉为两个相同的平面热沉(2)，波长相同的多对单管半导体激光器(1)分为两列，分别安装在两个平面热沉(2)上，并且，每对单管半导体激光器(1)中的两个单管半导体激光器(1)发光方向相对且光轴重合，各对单管半导体激光器(1)的光轴彼此平行；在两列单管半导体激光器(1)之间分布一个分光镜(3)阵列，分光镜(3)镜面与单管半导体激光器(1)输出光光轴呈45°角、与平面热沉(2)所在平面垂直，一行分光镜(3)中的相邻两个分光镜(3)彼此垂直，一列分光镜(3)中的各个分光镜(3)彼此平行；在每对单管半导体激光器(1)中的两个单管半导体激光器(1)之间都排列一行分光镜(3)；在分光镜(3)阵列同一方向反射光一侧设置共用反射腔镜(4)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹永刚，田锟，王海珠，海一娜，李洋，郝永芹，马晓辉，徐莉，金亮，魏志鹏，范杰，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22