【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体激光器，具体为一种半导体激光器轻量化光束整形方法。
技术介绍
1、半导体激光器是一种利用半导体材料发射激光的装置。它通常由一块半导体材料制成，其中包含有源和泵浦两个区域，当外加电流或光能激发半导体材料时，源区域产生光子并发射出激光，从而形成激光器的输出。
2、半导体激光器具有体积小、效率高、响应速度快、功耗低等优点，因此在通信、医疗、材料加工、光存储领域得到广泛应用。而且它们被广泛用于光纤通信系统中作为光源，以及在激光打印机、激光雷达、激光医疗设备方面也有重要应用。
3、半导体激光器脱毛相对于其他方式脱毛，优点在于无痛、不留瘢痕、高效、操作便捷，并且可以达到永久脱毛的效果。因此，激光脱毛广受消费者喜爱，脱毛产品也越来越丰富，同时，对脱毛产品要求也日益增高，不仅是光斑均匀度方面，还涉及重量、体积、脉宽等。为了追求无感脱毛，大功率窄脉宽激光器应运而生，但是重量又随之增加，尤其是加上导光晶体之后，手具更加笨重。
4、因此，迫切需要一种能够实现半导体激光器轻量化光束整形的方法，该方法应当能适用于轻量化、便携式的激光器系统。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种半导体激光器轻量化光束整形方法，解决了大功率窄脉管激光器应运而生，导致重量随之增加，手具更加笨重的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种半导体激光器轻量化光束整形方法，包括以下步骤；
3、步骤一、确定激光
4、步骤二、对芯片出光进行快轴准直，使用直径为1mm，长度15mm，表面镀有808nm高反膜，材质为熔融石英的圆柱面镜，放置在芯片正上方，距离芯片0.1mm，可将快轴发散角由32°压缩至6°，且光损较小，光损为3％；
5、步骤三、利用柱面镜的光学特性，使光束经过柱面镜后重新叠加，改变光路尺寸，借助zemax非序列模式，使用双锥透镜进行仿真，材料设置为jgs1熔融石英，快轴方向(y方向)尺寸大于模组尺寸，发散角为6°，设置为h＝34mm，慢轴方向(x方向)大于模组尺寸，慢轴发散角为4°，设置为l＝14mm，曲率半径为60mm，入光面和出光面半径相同，柱面镜厚度d＝6mm，柱面镜距离芯片出光面2.1mm，快轴方向在靶面尺寸为20mm；
6、步骤四、在柱面镜之后，沿激光束传播的z方向放置两块外壳，外壳内侧放置镀有808nm波段全反射膜的反射镜，两反射镜之间距离为12mm平行z轴放置，使用介质膜可以达到很高的反射率，光损在1％，全反射镜尺寸为z方向25mm，y方向36mm，x方向为1mm；
7、步骤五、蓝宝石窗口片紧贴全反射镜内侧放置，距离芯片出光面32mm；
8、步骤六、在zemax非序列模式下建立上述模型，仿真得到光斑灰度图和行截面、列截面能量密度分布。
9、优选的，所述步骤一中激光器模组面积为31mm×10mm，在距离芯片出光面34mm处，得到12mm×20mm矩形均匀光斑。
10、优选的，所述步骤四中光束通过12mm×22mm蓝宝石窗口片出射，在靶面形成12mm×20mm光斑，使用matlab计算各采样点强度值，计算rms得光斑均匀度为88％。
11、优选的，所述步骤四中光束经过圆柱面镜之后，从abcd面入射进柱面镜，从efgh面出射。
12、优选的，所述步骤五中蓝宝石窗口片为12mm×22mm镀808nm增透膜的蓝宝石窗口片。
13、一种半导体激光器轻量化光束整形装置，包括蓝宝石窗口片，所述蓝宝石窗口片前后两侧均设置有全反射镜，两个所述全反射镜左侧设置有柱面镜，所述柱面镜左侧设置有多个圆柱面镜，所述圆柱面镜内部固定连接有激光器发光芯片，两个所述全反射镜右侧设置有靶面，所述靶面左侧紧贴蓝宝石窗口片右侧。
14、优选的，所述圆柱面镜为15根直径1mm，长度15mm，对封装好的bar条模组进行快轴发散角压缩，使用六维调节治具将圆柱面镜放置在bar条芯片正上方0.08mm处，所述圆柱面镜两端在模组两侧的陶瓷支架上用uv胶固定，将快轴发散角由32°压缩至6°。
15、优选的，所述圆柱面镜采用熔融石英材质，该材质对红外波段吸收较小，光损小，所述圆柱面镜表面镀808nm增透膜，使得透过率在99％以上。
16、优选的，所述柱面镜采用jgs1石英材质，该材质在808nm波段透过率很高，且两个光学面abcd和efgh镀808波段增透膜，使得透过率在99％以上，所述柱面镜的中心与激光器bar条模组中心同心，所述柱面镜在圆柱面镜后1mm处放置。
17、优选的，两个所述全反射镜的侧板之间相互平行，并平行于激光器模组面的法线，所述激光器模组、圆柱面镜阵列、柱面镜、蓝宝石窗口片同心放置，保证光路同心，所述全反射镜与总系统的光轴平行。
18、工作原理：首先使用圆柱面镜将芯片出光快轴发散角由32°压缩至6°，然后入射进一块快轴方向存在曲率的柱面镜，经过此柱面镜可以压缩快轴方向光斑尺寸，光束通过柱面镜之后，快轴方向光束向中心处以某一起始角传播，慢轴方向存在沿着柱面镜外边缘伸出的两块全反射镜，用于反射边缘光束，然后，光束通过一块12mm×22mm蓝宝石窗口片，最终，在靶面会得到12mm×20mm矩形均匀光斑。
19、本专利技术提供了一种半导体激光器轻量化光束整形方法。具备以下有益效果：
20、本专利技术相较于传统的使用导光晶体进行光束整形的方法，本方法在尺寸和重量方面具有显著优势，尤其适用于那些激光器本身较重的设备。通过采用本方法，脱毛手具的体积和重量得以减小，同时光斑均匀度得到提高，综合使用成本降低。
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1.一种半导体激光器轻量化光束整形方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器轻量化光束整形方法，其特征在于，所述步骤一中激光器模组面积为31mm×10mm，在距离芯片出光面34mm处，得到12mm×20mm矩形均匀光斑。
3.根据权利要求1所述的一种半导体激光器轻量化光束整形方法，其特征在于，所述步骤四中光束通过12mm×22mm蓝宝石窗口片(6)出射，在靶面(5)形成12mm×20mm光斑，使用MATLAB计算各采样点强度值，计算RMS得光斑均匀度为88％。
4.根据权利要求1所述的一种半导体激光器轻量化光束整形方法，其特征在于，所述步骤四中光束经过圆柱面镜(1)之后，从ABCD面入射进柱面镜(3)，从EFGH面出射。
5.根据权利要求1所述的一种半导体激光器轻量化光束整形方法，其特征在于，所述步骤五中蓝宝石窗口片(6)为12mm×22mm镀808nm增透膜的蓝宝石窗口片。
6.一种半导体激光器轻量化光束整形装置，依据权利要求1-5中任意一项所述的一种半导体激光器轻量化光束整形方法，包括
7.根据权利要求6所述的一种半导体激光器轻量化光束整形装置，其特征在于，所述圆柱面镜(1)为15根直径1mm，长度15mm，对封装好的bar条模组进行快轴发散角压缩，使用六维调节治具将圆柱面镜(1)放置在bar条芯片正上方0.08mm处，所述圆柱面镜(1)两端在模组两侧的陶瓷支架上用UV胶固定，将快轴发散角由32°压缩至6°。
8.根据权利要求6所述的一种半导体激光器轻量化光束整形装置，其特征在于，所述圆柱面镜(1)采用熔融石英材质，该材质对红外波段吸收较小，光损小，所述圆柱面镜(1)表面镀808nm增透膜，使得透过率在99％以上。
9.根据权利要求6所述的一种半导体激光器轻量化光束整形装置，其特征在于，所述柱面镜(3)采用JGS1石英材质，该材质在808nm波段透过率很高，且两个光学面ABCD和EFGH镀808波段增透膜，使得透过率在99％以上，所述柱面镜(3)的中心与激光器bar条模组中心同心，所述柱面镜(3)在圆柱面镜(1)后1mm处放置。
10.根据权利要求6所述的一种半导体激光器轻量化光束整形装置，其特征在于，两个所述全反射镜(4)的侧板之间相互平行，并平行于激光器模组面的法线，所述激光器模组、圆柱面镜(1)阵列、柱面镜(3)、蓝宝石窗口片(6)同心放置，保证光路同心，所述全反射镜(4)与总系统的光轴平行。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器轻量化光束整形方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器轻量化光束整形方法，其特征在于，所述步骤一中激光器模组面积为31mm×10mm，在距离芯片出光面34mm处，得到12mm×20mm矩形均匀光斑。
3.根据权利要求1所述的一种半导体激光器轻量化光束整形方法，其特征在于，所述步骤四中光束通过12mm×22mm蓝宝石窗口片(6)出射，在靶面(5)形成12mm×20mm光斑，使用matlab计算各采样点强度值，计算rms得光斑均匀度为88％。
4.根据权利要求1所述的一种半导体激光器轻量化光束整形方法，其特征在于，所述步骤四中光束经过圆柱面镜(1)之后，从abcd面入射进柱面镜(3)，从efgh面出射。
5.根据权利要求1所述的一种半导体激光器轻量化光束整形方法，其特征在于，所述步骤五中蓝宝石窗口片(6)为12mm×22mm镀808nm增透膜的蓝宝石窗口片。
6.一种半导体激光器轻量化光束整形装置，依据权利要求1-5中任意一项所述的一种半导体激光器轻量化光束整形方法，包括蓝宝石窗口片(6)，其特征在于，所述蓝宝石窗口片(6)前后两侧均设置有全反射镜(4)，两个所述全反射镜(4)左侧设置有柱面镜(3)，所述柱面镜(3)左侧设置有多个圆柱面镜(1)，所述圆柱面镜(1)内部固定连接有激光器发光芯片(2)，两个所述全反射镜(4)右...
【专利技术属性】
技术研发人员：张佳晨，
申请(专利权)人：西安欧益光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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