本实用新型专利技术公开了一种激光二极管阵列的光束耦合聚焦装置,包括沿光束前进方向依次放置的激光二极管阵列,快轴准直单元与慢轴准直单元,复曲面反射镜与光轴呈一定夹角放置,激光光束接收装置位于复曲面反射镜的焦点上。本实用新型专利技术可将激光二极管阵列发出的光束进行耦合,可用于光纤耦合,还可用于耦合泵浦固体激光器。本实用新型专利技术具有结构简单,安装方便,插入损耗小,耦合效率高的优点。(*该技术在2022年保护过期,可自由使用*)
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及激光二极管阵列光束整形及耦合,具体涉及一种激光二极管阵列光束耦合及固体激光泵浦耦合的装置。
技术介绍
近年来,激光技术发展迅速,被广泛应用到科研、国防、通讯、医疗、工业制造、激光显示等领域。并且激光的应用将不断扩展到我们生活的方方面面。用于固体激光的泵浦光源一般有两种:氙灯或氪灯和激光二极管。激光二极管具有体积小、重量轻、效率高、寿命长和可直接调制等许多特点。在某些领域,以激光二极管为泵浦源的固体激光正逐步取代以传统氙灯为泵浦源的固体激光。在某些工业应用方面,直接以二极管激光为光源的加工设备也与日剧增。由于某些自身的固有缺陷,单管的激光二极管的功率无法符合具体应用的要求;而在某些实际应用中又迫切需要大功率的二极管激光光源或泵浦源,因此必须将许多激光二极管耦合到一起,以满足实际应用要求。激光二极管阵列就是一种能满足这些实际应用要求的光源,它一般由8 20个激光二极管发射单元排成一列组成。单管的激光二极管激光光束存在很大的非对称性,其发光面积一般为I X 50 μ m2至1X400 μ m2,其快轴全角发散角一般在40°左右,慢轴全角发散角在10°左右,两者之间发散角相差3 4倍。激光二极管阵列的发光面积一般为I μ mX lcm(或以上),其激光光束的空间分布具有巨大的非对称性。一般地,激光二极管阵列要达到实际应用的要求,都必须对激光二极管阵列进行光学整形,即压缩、整形激光二极管阵列的快轴和慢轴的发散角。最理想的状态是将其激光光束整形成均匀分布的方形光斑。现有技术CN101078850和CN20105402在整形过程中加入了别汉棱镜微片整形器这样的衍射光学器件来获得均匀分布的光斑,但这种整形方法的插入损耗大。现有技术CN1744395采用单微透镜单元同时压缩快轴和慢轴的发散角,但其设计复杂,加工困难,器件安装误差大。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种激光二极管阵列的光束耦合聚焦装置包括沿光束前进方向依次放置的激光二极管阵列、快轴准直单元、慢轴准直单元、复曲面反射镜和激光光束接收装置,其特征在于,所述的激光二极管阵列、快轴准直单元、慢轴准直单元平行排列,所述的复曲面反射镜倾斜位于慢轴准直单元之后,激光光束接收装置于复曲面反射镜的焦点处。进一步的,所述的激光二极管阵列由8-20个激光二极管发射单元并排排成一列组成。进一步的,所述的快轴准直单元为折射光学元件,所述的快轴准直单元为柱透镜或光纤透镜。进一步的,所述的快轴准直单元表面镀有对激光具有高透过率的介质膜。进一步的,所述的慢轴准直单元为折射光学元件,所述的慢轴准直单元包含多个柱状短微透镜,柱状短微透镜与激光二极管透镜阵列中的激光二极管--对应。进一步的,所述的慢轴准直单元表面镀有对激光具有高透过率的介质膜。进一步的,所述的复曲面反射镜在接收面上镀有对激光具有高反射率的介质膜。更进一步的,所述的复曲面反射镜的法线与入射光束的夹角在I 45度之间。进一步的,所述的激光光束接收装置为光纤或者激光晶体,所述的光纤或者激光晶体表面镀有对激光具有高透过率的介质膜。另外,本专利技术还提供了一种激光二极管阵列的光束耦合聚焦装置,包括沿光束前进方向依次放置的激光二极管阵列、慢轴准直单元、快轴准直单元、复曲面反射镜和激光光束接收装置,其特征在于,所述的激光二极管阵列、慢轴准直单元、快轴准直单元平行排列,所述的复曲面反射镜倾斜位于快轴准直单元之后,激光光束接收装置位于复曲面反射镜的焦点处。进一步的,所述的激光二极管阵列由8-20个激光二极管发射单元并排排成一列组成。进一步的,所述的快轴准直单元为折射光学元件,所述的快轴准直单元为柱透镜或光纤透镜。进一步的,所述的快轴准直单元表面镀有对激光具有高透过率的介质膜。进一步的,所述的慢轴准直单元为折射光学元件,所述的慢轴准直单元包含多个柱状短微透镜,柱状短微透镜与激光二极管透镜阵列中的激光二极管--对应。进一步的,所述的慢轴准直单元表面镀有对激光具有高透过率的介质膜。进一步的,所述的复曲面反射镜在X轴和y轴上具有相同或不同的曲率半径,在接收面上镀有对激光具有高反射率的介质膜。更进一步的,所述的复曲面反射镜的法线与入射光束的夹角在I 45度之间。更进一步的,所述的激光光束接收装置为光纤或者激光晶体,所述的光纤或者激光晶体表面镀有对激光具有高透过率的介质膜。本技术的有益效果在于,第一,快轴准直单元和慢轴准直单元采用的是折射光学元件,与衍射光学元件相比插入损耗小;第二,快轴准直单元和慢轴准直单元为两个独立的结构,分别对快轴光束和慢轴光束进行压缩整形,可根据实际需要自由选择和组合,并且具有较高的耦合效率;第三,聚焦光学元件采用的是复曲面反射镜,增加了整个系统的结构紧凑性;第四,本技术加工简单, 易于安装。附图说明图1是实施例1中激光二极管阵列光束耦合聚焦装置的立体示意图。图2是实施例1中激光二极管阵列光束耦合聚焦装置的俯视图。图3是实施例2中激光二极管阵列光束耦合聚焦装置的俯视图。图4是快轴准直单元立体示意图。图5是慢轴准直单元立体示意图。图6是复曲面反射镜单点成像的简化示意图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本技术做进一步阐释。实施例1快轴准直单元沿光路方向位于慢轴准直单元之前的方案,如图1和图2所示,本实施例的光束耦合聚焦装置包括:沿激光发射方向依次排列的激光二极管阵列1,快轴准直单元2,慢轴准直单元3,复曲面反射镜4,激光光束接收装置5。其中,激光二极管阵列I由8-20个激光二极管发射单元排成一列组成,单个激光二极管发射的激光光束存在很大的不对称性,其快轴全角发散角一般为40°左右,慢轴全角发散角一般为10°左右,因此,激光二极管阵列发射的激光光束的空间分布具有很大的非对称性,为达到实际应用要求,激光二极管阵列I需经过光学整形,对快轴发散角和慢轴发散角进行压缩。快轴准直单元2采用折射光学元件,可以选择柱状透镜或光纤透镜,具体应用在本实施例中的快轴准直单元2为柱状透镜,如图4所示,快轴准直单元2与激光二极管阵列I水平方向平行,快轴准直单元2与激光二极管阵列I的距离为快轴准直单元2采用的透镜的焦距,激光二极管阵列I发出的激光光束经过快轴准直单元2后,快轴光束发生折射,快轴发散角被压缩,快轴光束被整形为平行光束,光束的发射方向与激光二极管阵列I和快轴准直单元2方向垂直,而慢轴光束可自由通过不发生折射,沿原光路前进。慢轴准直单元3采用折射光学元件,本实施例中的慢轴准直单元3采用柱状慢轴柱状透镜阵列,如图5所示,慢轴准直单元3包含多个柱状短微透镜,柱状短微透镜的柱面方向与快轴准直单元2的方向垂直,柱状短微透镜与激光二极管透镜阵列I中的激光二极管一一对应,柱状短微透镜的数量不少于激光二极管透镜阵列I中的激光二极管的数量,慢轴准直单元3与激光二极管阵列I的距离为慢轴准直单元3中柱状短微透镜的焦距,激光二极管阵列I发出的激光光束经快轴准直单元2整形后,经过慢轴准直单元3,慢轴光束发生折射,慢轴散射角被压缩,慢轴光束被整形为平行光束,光束的发射方向与激光二极管阵列I和快轴准直单元2方向垂直,而经快轴准直单元2整形的快轴平行光束可自由通过不发生折射,沿原光路前进。激光二极管阵列I发出本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光二极管阵列的光束耦合聚焦装置,包括沿光束前进方向依次放置的激光二极管阵列、快轴准直单元、慢轴准直单元、复曲面反射镜和激光光束接收装置,其特征在于,所述的激光二极管阵列、快轴准直单元、慢轴准直单元平行排列,所述的复曲面反射镜倾斜位于慢轴准直单元之后,所述的激光光束接收装置位于复曲面反射镜的焦点处。
【技术特征摘要】
1.一种激光二极管阵列的光束耦合聚焦装置,包括沿光束前进方向依次放置的激光二极管阵列、快轴准直单元、慢轴准直单元、复曲面反射镜和激光光束接收装置,其特征在于,所述的激光二极管阵列、快轴准直单元、慢轴准直单元平行排列,所述的复曲面反射镜倾斜位于慢轴准直单元之后,所述的激光光束接收装置位于复曲面反射镜的焦点处。2.一种激光二极管阵列的光束耦合聚焦装置,包括沿光束前进方向依次放置的激光二极管阵列、慢轴准直单元、快轴准直单元、复曲面反射镜和激光光束接收装置,其特征在于,所述的激光二极管阵列、慢轴准直单元、快轴准直单元平行排列,所述的复曲面反射镜倾斜位于快轴准直单元之后,所述的激光光束接收装置位于复曲面反射镜的焦点处。3.根据权利要求1或2所述的光束耦合聚焦装置,其特征在于,所述的激光二极管阵列由8-20个激光二极管发射单元并排排成一列组成。4.根据权利要求1或2所述的光束耦合聚焦装置,其特征在于,所述的快轴准直单元为折射光学元件...
【专利技术属性】
技术研发人员:余勤跃,扈金富,
申请(专利权)人:温州泛波激光有限公司,
类型:实用新型
国别省市:
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