改變半導體激光器bar慢軸方向光場分布的方法
【專利摘要】改變半導體激光器bar慢軸方向光場分布的方法，主要步驟包括：選取bar條具有數個不同條寬的半導體激光陣列器件；將各發光單元條寬按一定方式依次排列光刻；在所述排列中各相鄰陣列器件之間，選取不同的間距；根據特定要求，將所述半導體激光陣列器件的條寬和間距按照一定的尺寸光刻，使bar慢軸方向光場按所述特定要求分布。本發明方法直接從半導體激光器的光源入手，實現慢軸方向光場分布的改變，不僅可以使半導體激光bar獲得特定要求的慢軸方向光場分布，提高了激光熔覆的效率和熔覆層的硬度，而且還避免了其結構的復雜化，使其得到更加廣泛的應用。
【專利說明】改變半導體激光器bar慢軸方向光場分布的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體激光【技術領域】，尤其涉及一種改變半導體激光器bar慢軸方向光場分布的方法。
【背景技術】
[0002]由于半導體激光器具有較高的光電轉換效率、可靠的工作穩定性、緊湊的體積和簡單的驅動要求等眾多優點，使其在激光加工、軍事國防、醫療衛生等領域中的應用越來越廣泛。半導體激光器的慢軸方向模式比較復雜，該方向的光場分布是半導體激光器一項重要的特性，它對半導體激光器的應用具有重要的參考意義。不同的應用領域對其慢軸的光場分布也會有不同的要求。近年來，市場上常見的半導體激光器慢軸方向的光場分布，多是雙峰或者單峰結構的分布，然而這兩種光場分布不能滿足某些特定的使用要求。這就限制了半導體激光器在某些特定領域的應用。
[0003]目前，有關改變半導體激光器慢軸方向光場分布的方法較少見，現有的這些方法多以光束整形為主。然而，對于許多特殊的光場分布，無法僅靠光束整形的方法獲得，而且使用光束整形方法，勢必會使半導體激光器結構變得更加復雜，不利于其小型化。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服上述技術缺陷，提供一種改變半導體激光器bar慢軸方向光場分布的方法，不僅可以獲得特定要求的慢軸方向光場分布，而且還能避免半導體激光器結構的復雜化。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:改變半導體激光器bar慢軸方向光場分布的方法，主要步驟包括:
[0006]選取bar條具有數個不同條寬的半導體激光陣列器件；
[0007]將各發光單元條寬按一定方式依次排列光刻；
[0008]在所述排列中各相鄰陣列器件之間，選取不同的間距；
[0009]根據特定要求，將所述半導體激光陣列器件的條寬和間距按照一定的尺寸光刻，使bar慢軸方向光場按所述特定要求分布。
[0010]較佳的是，所述各陣列器件條寬排列方式為按照從左至右依次排列成為條形陣列。
[0011]較佳的是，所述半導體激光陣列器件為非均勻的發光條形陣列，所述非均勻的發光條形陣列是指由具有至少一個不同的條寬和至少一個不同的間距形成的bar發光條形陣列。
[0012]較佳的是，所述使bar慢軸方向光場按所述特定要求分布，是通過改變各陣列器件的條寬和間距，獲得bar慢軸方向光場分布為平頂化的光場分布。
[0013]與現有技術相比，本發明利用半導體激光器bar條的條寬和間距不同的半導體激光器件，其慢軸方向光場分布不同的原理，通過改變bar中發光單兀的條寬和間隔,使bar慢軸方向光場按特定要求分布，從而滿足特定的使用要求。該方法直接從半導體激光器的光源入手，實現慢軸方向光場分布的改變，不僅可以使半導體激光bar獲得特定要求的慢軸方向光場分布，提高了激光熔覆的效率和熔覆層的硬度，而且還避免了其結構的復雜化，使其得到更加廣泛的應用。
[0014]以下將結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明，該實施例僅用于解釋本發明。并不對本發明的保護范圍構成限制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為根據本發明的實施例，方案一半導體激光器bar結構示意圖；
[0016]圖2為圖1所示單bar結構的半導體激光器慢軸光場分布示意圖；
[0017]圖3為根據本發明的實施例，方案二半導體激光器bar結構示意圖；
[0018]圖4為圖3所示單bar結構的半導體激光器慢軸光場分布示意圖。
[0019]附圖標記說明:
[0020]1-方案一半導體激光器bar發光單兀的條寬；
[0021]2-方案一半導體激光器bar發光單元的間距；
[0022]I'-方案二半導體激光器bar發光單元的條寬；
[0023]2'-方案二半導體激光器bar發光單元的間距。
【具體實施方式】
[0024]本發明改變半導體激光器bar慢軸方向光場分布的方法,是通過改變bar中各發光單元的條寬1、1,和間距2、2'，設計出非均勻發光條形陣列，來改變其慢軸方向光場分布。其中，所述非均勻發光條形陣列，是指由具有至少一個不同的條寬1、r和至少一個不同的間距2、2'所形成的bar發光條形陣列，因此避免了半導體激光器成為均勻的bar，而使光場疊加時產生光場的分布為單峰或雙峰的光場分布的情況發生。
[0025]本發明按照特定的條寬1、1'和間距2、2'生長成半導體激光器bar。通過各發光單兀的光場疊加最后將半導體激光器bar的光場分布疊加成平頂化的光場分布。
[0026]實施例:
[0027]本實施例以半導體激光器bar慢軸方向光場為平頂化分布為例，結合圖1至圖4詳細說明之。
[0028]半導體激光器bar的發光單元個數、條寬1、1'及間距2、2'的選取，可以根據最終所需的功率和填充因子來確定，根據功率和填充因子的大小確定半導體激光器bar的發光單元的設計。
[0029]方案一:根據本發明的實施例，單bar由五個發光單元組成,半導體激光器bar的結構如圖1所示。
[0030]半導體激光陣列器bar的發光單元的條寬I和間距2按照從左至右依次為:
[0031]條寬1:1OOum, 150um, 120um, 130um, IOOum
[0032]間距2:450um, 460um, 480um, 500um
[0033]五個發光單兀的各自的慢軸方向光場經光場的疊加后，整個bar的慢軸光場分布為平頂化分布，如圖2所示。[0034]方案二:根據本發明的實施例，單bar由五個發光單元組成，半導體激光器bar的結構如圖3所示。
[0035]半導體激光陣列器bar的發光單元的條寬I'和間距2'按照從左至右依次為:
[0036]條寬1:1OOum, 140um, IlOum, 130um, 120um
[0037]間距2:450um, 460um, 460um, 500um
[0038]五個發光單兀的各自的慢軸方向光場經光場的疊加后，整個bar的慢軸光場分布為平頂化分布，如圖4所示。
[0039]相對于單峰形式和雙峰形式的慢軸方向光場分布，平頂化的光場分布使得半導體激光器光斑的能量分布更加均勻，半導體激光光束為平頂分布的矩形結構，在熔覆領域優于光斑模式呈圓形的近高斯分布的光纖激光器、固體激光器和C02激光器。具有熔覆效率高、速度快、能耗低、熔覆層深度分布均勻和熱影響區小的優點，從而可實現大面積光斑的快速激光熔覆、提高了激光熔覆的效率和熔覆層的硬度。可廣泛應用于礦山機械、石油化工、發電站設備、航空冶金、工業模具等行業。
[0040]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.改變半導體激光器bar慢軸方向光場分布的方法，主要步驟包括: 選取bar條具有數個不同條寬的半導體激光陣列器件； 將各發光單元條寬按一定方式依次排列光刻； 在所述排列中各相鄰陣列器件之間，選取不同的間距； 根據特定要求，將所述半導體激光陣列器件的條寬和間距按照一定的尺寸光刻，使bar慢軸方向光場按所述特定要求分布。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述各陣列器件條寬排列方式為按照從左至右依次排列成為條形陣列。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述半導體激光陣列器件為非均勻的發光條形陣列，所述非均勻的發光條形陣列是指由具有至少一個不同的條寬和至少一個不同的間距形成的bar發光條形陣列。
4.根據權利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述使bar慢軸方向光場按所述特定要求分布，是通過改變各陣列器件的條寬和間距，獲得bar慢軸方向光場分布為平頂化的光場分布。
【文檔編號】H01S5/40GK103944065SQ201410120004
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月27日 優先權日:2014年3月27日
【發明者】王智勇, 堯舜, 賈冠男, 潘飛, 高祥宇, 李峙 申請人:北京工業大學