本发明专利技术提供了一种利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置，包括高度依次增加的阶梯热沉、数组双发光点半导体激光器、数个双焦距准直透镜、数个反射棱镜、偏振合束棱镜和聚焦镜；每组双发光点半导体激光器含有两个发光单元，每个发光单元由一个双焦距准直透镜进行快慢轴同时准直，每组双焦距准直透镜由一个反射镜反射，上述个光学元件均设置于快轴方向高度依次增加的阶梯热沉上，经反射镜反射后进行空间合束，之后再利用偏振合束棱镜实现偏振合束，最后由聚焦镜聚焦耦合至光纤。本发明专利技术的有益效果：将多个单管激光器合束，组成半导体激光器光纤耦合模块，尽可能多地增加多单管合束光纤耦合模块的发光单元的数量，能够获得更高效率和更高亮度。效率和更高亮度。效率和更高亮度。
【技术实现步骤摘要】
一种利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置
[0001]本专利技术涉及激光
，尤其涉及一种利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置。
技术介绍
[0002]近几十年来，大功率半导体激光器被广泛地应用到激光材料加工、激光信息处理、激光生物学及医学、激光印刷、通讯、激光化学、激光检测与计量以及国防安全等方面。在需求更高功率的情况下，为了保持高光束质量，就必须进行激光合束。
[0003]激光合束是将多束单元激光耦合成一束的过程，利用光学元件的折射、反射及衍射效应，为了实现提高输出功率、增加激光亮度的目的。其中，单管半导体激光器相对于激光巴条，散热性好，亮度高、成本低，可靠性好，而且无“smile 效应”，光束质量好，所以光纤耦合模块多采用多单管合束。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，提供了一种利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置，增加多单管合束光纤耦合模块的发光单元数量，以获得高功率和高亮度的半导体激光器模块。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术的利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置，该装置包括了两种结构。
[0006]第一种结构，热沉没有成对出现。
[0007]该利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置，包括高度依次增加的阶梯热沉、数组双发光点半导体激光器、数个双焦距准直透镜、数个反射棱镜、偏振合束棱镜和聚焦镜；阶梯热沉为在快轴方向高度依次增加的若干层台面，在每一层台面上焊接双发光点半导体激光器,再依次装调双焦距准直透镜、反射棱镜或交叠薄反射镜，在最低层台面上装调聚焦镜；双发光点半导体激光器每组含有两个发光单元，即在慢轴方向排列两个光斑；双焦距准直透镜设置于每个发光单元前，对光束进行快慢轴同时准直；每两个双焦距准直透镜粘贴为一组，对一个双发光点半导体激光器的两个发光单元进行准直；反射镜设置于每组双焦距准直透镜前，与光路传播方向成45
°
倾斜，对光路进行反射，进行空间合束。
[0008]进一步地，阶梯热沉上焊接双发光点半导体激光器,再依次装调双焦距准直透镜和反射棱镜，阶梯热沉分两个，朝向相互垂直。
[0009]当有两个热沉垂直布置时，偏振合束棱镜设置于两组合束光路交点处，以实现偏振合束。
[0010]进一步地，半波片，设置于其中一个阶梯热沉前方，在偏振合束镜面向其中一组光路的面上粘贴半波片，接收阶梯热沉上反射棱镜的反射激光，使反射激光的偏振态旋转。
[0011]进一步地，聚焦镜设置于偏振合束镜前，使光束聚焦耦合至光纤。
[0012]进一步地，双发光点半导体激光器包括半导体激光芯片和热沉两个部分，激光芯
片每个有两个发光单元，两个发光单元的边缘间隔为0.1mm。
[0013]进一步地，双焦距准直透镜材料为S
‑
TIH53，前端面为双锥面，快慢轴方向有不同的曲率半径；后端面为凸面镜，在慢轴方向有曲率，以对慢轴光束进行二次准直；每两个双焦距准直透镜为一组，对一个双发光点半导体激光器的两个发光单元进行准直,焦距为0.1mm。
[0014]进一步地，反射镜镀高反膜，设置于每组双焦距准直透镜前，与光路传播方向成45
°
倾斜，对光路进行反射，进行空间合束。
[0015]进一步地，聚焦镜为非球面透镜，设置于偏振合束镜前，使光束聚焦耦合至光纤。
[0016]第二种结构，热沉是成对出现。
[0017]该利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置，包括包括高度依次增加的阶梯热沉、数组双发光点半导体激光器、数个双焦距准直透镜、数组重叠薄反射棱镜、偏振合束棱镜和聚焦镜；阶梯热沉为在快轴方向高度依次增加的若干层台面，在每一层台面上焊接双发光点半导体激光器,再依次装调双焦距准直透镜、反射棱镜或交叠薄反射镜，在最低层台面上装调聚焦镜；双发光点半导体激光器每组含有两个发光单元，即在慢轴方向排列两个光斑；双焦距准直透镜设置于每个发光单元前，对光束进行快慢轴同时准直；每两个双焦距准直透镜粘贴为一组，对一个双发光点半导体激光器的两个发光单元进行准直；重叠薄反射镜设置于每组双焦距准直透镜前，与光路传播方向成45
°
倾斜，对光路进行反射，进行空间合束。
[0018]进一步地，阶梯热沉上焊接双发光点半导体激光器,再依次装调双焦距准直透镜和反射棱镜，阶梯热沉分四个，每两个一组为一个朝向，共两个朝向，朝向相互垂直；当只有两个热沉成对出现时，偏振合束棱镜设置于合束光路前，实现偏振合束。
[0019]当有两对热沉朝向垂直时，偏振合束棱镜设置于两组合束光路交点处，以实现偏振合束。
[0020]进一步地，半波片，设置于其中一组阶梯热沉前方，在偏振合束镜面向其中一组光路的面上粘贴半波片，接收阶梯热沉上反射棱镜的反射激光，使反射激光的偏振态旋转。
[0021]进一步地，聚焦镜设置于偏振合束镜前，使光束聚焦耦合至光纤。
[0022]进一步地，双发光点半导体激光器包括半导体激光芯片和热沉两个部分，激光芯片每个有两个发光单元，两个发光单元的边缘间隔为0.1mm。
[0023]双发光点半导体激光器呈面对面排列的形式焊接在朝向一致的两个阶梯热沉台面上，每两个面对面的双发光点半导体激光器在快轴方向高度不一致，存在高度差。
[0024]进一步地，双焦距准直透镜材料为S
‑
TIH53，前端面为双锥面，快慢轴方向有不同的曲率半径；后端面为凸面镜，在慢轴方向有曲率，以对慢轴光束进行二次准直,焦距为0.1mm；每两个双焦距准直透镜为一组，对一个双发光点半导体激光器的两个发光单元进行准直；同样的，在面对面的阶梯热沉上粘贴。
[0025]进一步地，重叠薄反射镜镀高反膜，每两个薄反射镜在快轴方向重叠放置（可以粘贴在一起），固定设置于每组面对面双焦距准直透镜中间，与每组光路传播方向成45
°
倾斜，对光路进行反射，进行空间合束。
[0026]进一步地，聚焦镜为非球面透镜，设置于偏振合束镜前，使光束聚焦耦合至光纤。
[0027]工作原理：每组双发光点半导体激光器含有两个发光单元，每个发光单元由一个
双焦距准直透镜进行快慢轴同时准直，每组双焦距准直透镜由一个反射镜反射，上述个光学元件均设置于快轴方向高度依次增加的阶梯热沉上，经反射镜反射后进行空间合束，之后再利用偏振合束棱镜实现偏振合束，最后由聚焦镜聚焦耦合至光纤。
[0028]本专利技术的有益效果是，将多个单管激光器合束，组成半导体激光器光纤耦合模块，尽可能多地增加多单管合束光纤耦合模块的发光单元的数量，能够获得更高效率和更高亮度。
附图说明
[0029]图1为本专利技术提供的多单管空间合束实施例一的结构示意图；图2为本专利技术提供的多单管空间结合偏振合束实施例二的结构示意图；图3为本专利技术提供的多单管空间合束实施例三的结构示意图；图4为本专利技术提供的多单管空间结合偏振合束实施例四的结构示意图；图5、图6依次为双焦距准直透镜阵列结本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置，其特征在于，包括高度依次增加的阶梯热沉、数组双发光点半导体激光器、数个双焦距准直透镜、数个反射棱镜或交叠薄反射镜、聚焦镜；阶梯热沉为在快轴方向高度依次增加的若干层台面，在每一层台面上焊接双发光点半导体激光器，再依次装调双焦距准直透镜、反射棱镜或交叠薄反射镜，在最低层台面上装调聚焦镜；双发光点半导体激光器，每组含有两个发光单元，即在慢轴方向排列两个光斑；双焦距准直透镜，位于每个发光单元前，对光束进行快慢轴同时准直；每两个双焦距准直透镜粘贴为一组，对一个双发光点半导体激光器的两个发光单元进行准直；反射棱镜或交叠薄反射镜位于每组双焦距准直透镜前，与光路传播方向成45
°
倾斜，对光路进行反射，从而将各个光束进行空间合束；聚焦镜位于合束光路前方，使光束聚焦耦合至光纤。2.根据权利要求1所述的利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置，其特征在于，阶梯热沉每一层台面上焊接双发光点半导体激光器，再依次装调双焦距准直透镜和反射棱镜，阶梯热沉分两个，朝向相互垂直；阶梯热沉的最低层台面上装调偏振合束棱镜，偏振合束棱镜位于两组合束光路交点处，将两组光束实现偏振合束；在偏振合束镜面向其中一组光路的面上粘贴半波片，接收反射棱镜或交叠薄反射镜的反射激光，以改变光束的偏振态，以便进行偏振合束；此时，聚焦镜位于偏振合束镜前，使偏振合束的光束聚焦耦合至光纤。3.根据权利要求1所述的利用双焦距透镜准直的半导体激光合束装置，其特征在于，阶梯热沉每一层台面上焊接双发光点半导体激光器，再依次装调双焦距准直透镜和交叠薄反射镜；阶梯热沉包括两个，在高度增加方向采用同一个朝向并排安装在一起，并且两个阶梯热沉面对面；两边的双发光点半导体激光器呈面对面排列的形式焊接在朝向一致的两个阶梯热沉台面上，每两个面对面的双发光点半导体激光器在快轴方向高度不一致，存在高度差；两边的双焦距准直透镜面...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑婉华，李彤彤，周旭彦，张伟桥，张建心，司婷玉，江一，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：
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