一種基于全反射的半導體激光器光束分割重排器件的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是激光器技術領域，尤其是一種基于全反射的半導體激光器光束分割重排器件。
【背景技術】
[0002]由于半導體激光器具有電光轉換效率高、可靠性好、小型化等優點，在激光栗浦源和直接應用等方面均得到迅速發展及廣泛應用，特別是作為固體激光器和光纖激光器的栗浦源，推動了全固態激光器的快速發展。高亮度、高功率的半導體激光器栗浦源是光纖激光器和固體激光器實現高效率、高功率輸出的重要基礎條件。
[0003]半導體激光器具有不對稱分布的輸出光場。半導體激光器在垂直于PN結的方向(快軸方向)上呈現30°至70°的高發散角，但發光區僅I ym寬，光束質量達到衍射極限；在平行于PN結的方向(慢軸方向)上雖只有10°左右的發散角，但發光區具有100 μ m左右的長度，而且發光區之間存在能量死區，相當于許多發光區斷續排列成線光源，光束質量極差，快軸和慢軸方向的光束質量相差成百倍。
[0004]傳統的兩組平行平板堆進行光束分割重排的結構可以得到很好的光束重排效果，但存在以下問題:(I)光束的分割和重排距離和平行平板的折射率、傾斜底角有關，要達到不同的設計要求，需要嚴格控制平行平板的傾斜底角和折射率的匹配關系，加工難度較大。
(2)未改變光束的傳播方向，光路較長，不利于結構的小型化。
[0005]因此在分割重排器件加工簡單、裝調容易和分割重排光路短的前提下，實現半導體激光器的光束分割重排是本實用新型的主要優勢所在。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的，就是針對現有技術所存在的不足，而提供一種基于全反射的半導體激光器光束分割重排器件的技術方案，該方案采用將光束在X方向的尺寸進行分割然后緊密排布到Y方向上，實現了快慢軸光束質量的勻化，具有光束分割重排器件無傾斜，整形光路短，整形系統裝調簡單易行等特點。
[0007]本方案是通過如下技術措施來實現的:一種基于全反射的半導體激光器光束分割重排器件，包括有平行平板鏡堆、直角棱鏡堆和半導體激光器；半導體激光器發射的激光束射入平行平板鏡堆后對光束進行分割，分割后的光束射入直角棱鏡堆，經過直角棱鏡的直角面的反射后對光束進行重排。
[0008]作為本方案的優選:平行平板鏡堆由N片高度不同的平行平板鏡組成；所述平行平板鏡的截面形狀為夾角45°的平行四邊形。
[0009]作為本方案的優選:直角棱鏡堆由N片形狀相同的直角棱鏡錯位堆疊組成。
[0010]作為本方案的優選:平行平板鏡堆的平行平板鏡的數量N等于入射光源慢軸光束質量除以快軸光束質量的平方根。
[0011 ] 作為本方案的優選:平行平板鏡堆中高度最低的平行平板鏡沿Y方向高度應大于入射光斑Y方向高度的兩倍，相鄰平行平板鏡沿Y方向高度差等于入射光斑在Y方向高度，其誤差不超過±10μπι。
[0012]作為本方案的優選:平行平板鏡堆中N片平行平板鏡沿X方向的寬度應等于L/N，其中L為入射光源在X方向的寬度，沿Z方向的長度應大于入射光斑在Y方向高度，其誤差不超過± 10 μ m。
[0013]作為本方案的優選:直角棱鏡沿Y方向的厚度等于入射光源在Y方向的高度，直角邊的長度大于入射光源在X方向寬度的N倍。
[0014]作為本方案的優選:N片直角棱鏡沿Y方向緊密排布，沿X方向依次錯位的距離等于L/N，其中L為入射光源在X方向的寬度，其誤差不超過±10μπι。
[0015]作為本方案的優選:直角棱鏡堆的斜邊和平行平板鏡堆的出光面應緊密接觸，并保證經過平行平板鏡堆分割后的光斑和各片直角棱鏡依次對應。
[0016]本方案的有益效果可根據對上述方案的敘述得知，由于在該方案中基于全反射原理，將入射光束在X方向的尺寸進行分割然后緊密排布到Y方向上，實現了半導體激光器快慢軸光束質量的勻化；同時通過光束的180°轉折，縮短了整形光路，利于半導體激光器模塊的小型化，具有分割重排器件無傾斜，整形光路短，整形系統裝調簡單易行等優點。
[0017]由此可見，本實用新型與現有技術相比，具有實質性特點和進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型【具體實施方式】的結構示意圖。
[0019]圖2為圖1的右視圖。
[0020]圖3為圖1的俯視圖。
[0021]圖4為平行平板鏡堆的分光示意圖。
[0022]圖5為直角棱鏡堆的光路重排示意圖。
[0023]圖中，I為激光束，2為平行平板鏡堆，3為直角棱鏡堆，4為入射光源光斑，5為經過平行平板鏡堆分割后的光斑，6為經過直角棱鏡堆重排后的光斑。
【具體實施方式】
[0024]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0025]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0026]實施例:
[0027]半導體激光器光源包含19個發光點，每個發光區的尺寸為I μπιΧ 100 μπι，相鄰發光區的間距為500 μ m，慢軸發散角< 8°，經過快軸準直透鏡和慢軸準直透鏡準直后，快軸方向(Y方向)的光束質量為0.75mmX4mrad，慢軸方向(X方向)的光束質量為1mmX 32mrad0
[0028]慢軸和快軸光束質量相差106倍，則取N=10，X方向的光斑寬度為10mm，因此第一片平行平板鏡沿Y方向的高度為2mm，沿X方向的寬度為10/N=lmm，沿Z方向的長度為Imm ；其余平行平板鏡沿X方向和Z方向的尺寸不變，沿Y方向的高度依次遞增0.75mm。
[0029]將10片平行平板鏡按照圖1所示的方式在X方向和Z方向緊密排布，入射光束經過平行平板鏡堆的光斑如圖1中(5)所示。
[0030]直角棱鏡堆中的直角棱鏡數量也為10片，取其直角邊長度為10mm，沿Y方向厚度為0.75mm，按照如圖1所示的方式進行緊密排布，相鄰直角棱鏡沿X方向錯位1mm。經過直角棱鏡堆后的光斑如圖1中(6)所不。
[0031]經過光束分割重排器件后，半導體激光器的光束質量為:X方向l_X32mrad，Y方向7.5mm X 4mrad，只需后續進行X方向的擴束即可實現XY方向光束質量的均衡化。
[0032]本實用新型并不局限于前述的【具體實施方式】。本實用新型擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組入口 ο
【主權項】
1.一種基于全反射的半導體激光器光束分割重排器件，其特征是:包括有平行平板鏡堆、直角棱鏡堆和半導體激光器；所述半導體激光器發射的激光束射入平行平板鏡堆后對光束進行分割，分割后的光束射入直角棱鏡堆，經過直角棱鏡的直角面的反射后對光束進行重排。2.根據權利要求1所述的一種基于全反射的半導體激光器光束分割重排器件，其特征是:所述平行平板鏡堆由N片高度不同的平行平板鏡組成；所述平行平板鏡的截面形狀為夾角45°的平行四邊形。3.根據權利要求1所述的一種基于全反射的半導體激光器光束分割重排器件，其特征是:所述直角棱鏡堆由N片形狀相同的直角棱鏡錯位堆疊組成。4.根據權利要求1所述的一種基于全反射的半導體激光器光束分割重排器件，其特征是:所述平行平板鏡堆的平行平板鏡的數量N等于入射光源慢軸光束質量除以快軸光束質量的平方根。5.根據權利要求2所述的一種基于全反射的半導體激光器光束分割重排器件，其特征是:所述平行平板鏡堆中高度最低的平行平板鏡沿Y方向高度應大于入射光斑Y方向高度的兩倍，相鄰平行平板鏡沿Y方向高度差等于入射光斑在Y方向高度，其誤差不超過± 10 μ m06.根據權利要求2所述的一種基于全反射的半導體激光器光束分割重排器件，其特征是:所述平行平板鏡堆中N片平行平板鏡沿X方向的寬度應等于L/N，其中L為入射光源在X方向的寬度，沿Z方向的長度應大于入射光斑在Y方向高度，其誤差不超過±10 μ m。7.根據權利要求3所述的一種基于全反射的半導體激光器光束分割重排器件，其特征是:所述直角棱鏡沿Y方向的厚度等于入射光源在Y方向的高度，直角邊的長度大于入射光源在X方向寬度的N倍。8.根據權利要求3所述的一種基于全反射的半導體激光器光束分割重排器件，其特征是:所述N片直角棱鏡沿Y方向緊密排布，沿X方向依次錯位的距離等于L/N，其中L為入射光源在X方向的寬度，其誤差不超過±10μπι。9.根據權利要求1所述的一種基于全反射的半導體激光器光束分割重排器件，其特征是:直角棱鏡堆的斜邊和平行平板鏡堆的出光面應緊密接觸，并保證經過平行平板鏡堆分割后的光斑和各片直角棱鏡依次對應。
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于全反射的半導體激光器光束分割重排器件，包括有平行平板鏡堆、直角棱鏡堆和半導體激光器；半導體激光器發射的激光束射入平行平板鏡堆后對光束進行分割，分割后的光束射入直角棱鏡堆，經過直角棱鏡的直角面的反射后對光束進行重排。該方案采用將光束在X方向的尺寸進行分割然后緊密排布到Y方向上，實現了快慢軸光束質量的勻化，具有光束分割重排器件無傾斜，整形光路短，整形系統裝調簡單易行等特點。
【IPC分類】H01S5/10
【公開號】CN204858270
【申請號】CN201520343354
【發明人】唐淳, 余俊宏, 郭林輝, 吳華玲, 顏昊, 王昭, 高松信, 武德勇
【申請人】中國工程物理研究院應用電子學研究所
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年5月26日