一种二维激光阵列的合束结构的制作方法

1.本实用新型涉及激光领域，尤其涉及一种二维激光阵列的合束结构。


背景技术：

2.半导体激光器又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器，它具有体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命长、功耗低等优点，在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及激光雷达等领域获得了较为广泛的应用，但在高功率激光加工应用领域发展相对缓慢，其主要原因是半导体激光器的光束质量较差，所以提高半导体激光器的光束质量、亮度和功率为当下重要的研究方向。为实现半导体激光器的高功率高亮度输出，目前普遍采用的技术是激光合束技术，它是一种能改善光束质量、增加输出功率、提高功率密度的过程，常用的合束方法有偏振合束、波长合束和空间合束。
3.现有的主要空间合束处理流程大致为：快轴准直
→
慢轴准直
→
平面反射或棱镜反射
→
透镜聚焦
→
光纤耦合输出或空间输出。每一个单管对应一组镜片，本来半导体激光器体积较小，但这些镜片及其调节装置占了很大的空间，使设备体积增加较大，不但降低了光束的空间填充密度，同时由于多个激光器组合引入了很大的准直光指向误差，降低了实际输出的光功率密度。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种二维激光阵列的合束结构，不但可以校正每个激光器的准直光指向，同时利于提高光束的空间填充密度，提高整体激光聚焦功率密度的同时，有利于实现整体半导体激光器的小型化。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
8.一种二维激光阵列的合束结构，其特征在于：包括
9.用于生成具有相互平行且填充密集的激光阵列的半导体激光器阵列；
10.准直镜阵列，设置在半导体激光器阵列出光方向上用于准直激光阵列；
11.第一反射镜阵列，错落设置在准直镜阵列出光方向上用于增加出射激光阵列的堆叠密度；
12.第二反射镜阵列，设置在第一反射镜阵列出光方向上并与第一反射镜阵列呈45
°
角；
13.所述第二反射镜阵列将出射激光阵列反射向聚焦镜组进行聚焦后耦合到光纤中；
14.所述半导体激光器阵列为m
×
n阵列，其中m,n》＝1。
15.进一步的，所述准直镜阵列包括快轴准直透镜阵列与慢轴准直透镜阵列；所述快轴准直透镜阵列为1
×
n阵列，慢轴准直透镜阵列为m
×
1阵列；所述快轴准直透镜阵列由n个快轴准直镜依次贴合形成的一体结构；所述慢轴准直透镜阵列由m个慢轴准直透镜依次贴
合形成的一体结构。
16.进一步的，所述准直镜阵列包括快轴准直透镜阵列与慢轴准直透镜阵列；所述快轴准直透镜阵列为m
×
1阵列，慢轴准直透镜阵列为1
×
n阵列；所述快轴准直透镜阵列由m个快轴准直镜依次贴合形成的一体结构；所述慢轴准直透镜阵列由n个慢轴准直透镜依次贴合形成的一体结构。
17.进一步的，所述第一反射镜阵列垂直于准直镜阵列设置。
18.进一步的，所述第一反射镜阵列为m
×
n阵列或m
×
1阵列。
19.进一步的，所述第一反射镜阵列中的反射镜为直角梯形反射镜。
20.进一步的，所述准直透镜阵列的出射激光由直角梯形反射镜的直角边入射后经过直角梯形反射镜的斜边全反射后出光。
21.进一步的，所述第二反射镜阵列为m
×
n阵列或1
×
n阵列。
22.进一步的，所述第二反射镜阵列背面处于同一平面上。
23.(三)有益效果
24.本实用新型的有益效果是：通过准直镜阵列可以校正每个激光器的准直光指向，并利用一体结构的多个准直透镜阵列缩小了体积，同时能够使得半导体激光器阵列中的激光器能够以更小的间距进行排列；通过错落设置的第一反射镜阵列提高光束的空间填充密度，提高整体激光聚焦功率密度的，并配合背面处于同一平面的第二反射镜阵列有利于实现整体半导体激光器的小型化。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1是本实用新型结构示意图；
27.图2是本实用新型直角梯形反射镜使用状态参考图；
28.图3是本实用新型第一反射镜阵列合束示意图；
具体实施方式
29.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关
系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.实施例1，请参照图1-3所示：
33.一种二维激光阵列的合束结构，沿光路方向依次设置半导体激光器阵列10、准直镜阵列20、第一反射镜阵列30、第二反射镜阵列40、聚焦镜组50、光纤60；其中半导体激光器阵列10、准直镜阵列20、第一反射镜阵列30沿一笔直光路设置，第一反射镜阵列30之间错落设置用于增加出射激光阵列的堆叠密度，第一反射镜阵列30中的反射镜为直角梯形反射镜31，准直镜阵列20的出射激光由直角梯形反射镜31的直角边32入射后经过直角梯形反射镜31的斜边33全反射后出光，直角梯形反射镜31的中部为可供固定的固定部34，采用直角梯形反射镜31相比平面反射镜，减少了镜片厚度带来的影响；相比直角棱镜，避开通光面而增加了可供固定的固定部34，因此可以在压缩器件体积的同时简化安装工艺。
34.半导体激光器阵列10用于生成具有相互平行且填充密集的激光阵列，其可以利用最小间距进行排布而不用担心准直镜阵列的安装固定问题，由于准直镜阵列20中采用由多个准直镜依次贴合形成的一体结构，从而缩小了体积，保证准直镜阵列20能够匹配更小间距的半导体激光器阵列。
35.所述第二反射镜阵列40将出射激光阵列反射向聚焦镜组50进行聚焦后耦合到光纤60中；
36.所述半导体激光器阵列10为m
×
n阵列，其中m,n》＝1。
37.在本实用新型的一实施例中，所述准直镜阵列20包括快轴准直透镜阵列21与慢轴准直透镜阵列22；所述快轴准直透镜阵列21为1
×
n阵列，慢轴准直透镜阵列22为m
×
1阵列；所述快轴准直透镜阵列21由n个快轴准直镜依次贴合形成的一体结构；所述慢轴准直透镜阵列22由m个慢轴准直透镜依次贴合形成的一体结构；如图1，快轴准直透镜阵列21中的单个款轴准直透镜具有较长的长度，能够在纵向对m个半导体激光器的出射光同时进行准直，慢轴准直透镜阵列22中的单个慢轴准直透镜具有较长的宽度，能够在横向对n个半导体激光器的出射光同时进行准直。相比传统一一对应的结构能够有效的减少空间的占用，从而缩小合束装置的体积。
38.在本实用新型的一实施例中，所述准直镜阵列20包括快轴准直透镜阵列21与慢轴准直透镜阵列22；所述快轴准直透镜阵列21为m
×
1阵列，慢轴准直透镜阵列22为1
×
n阵列；所述快轴准直透镜阵列21由m个快轴准直镜依次贴合形成的一体结构；所述慢轴准直透镜阵列22由n个慢轴准直透镜依次贴合形成的一体结构。快轴准直透镜阵列21中的单个快轴准直镜具有较长的宽度，能够在横向对n个半导体激光器的出射光同时进行准直，同理，慢轴准直透镜阵列22中的单个慢轴准直透镜具有较长的长度，能够在纵向对m个半导体激光器的出射光同时进行准直。相比传统一一对应的结构能够有效的减少空间的占用，从而缩
小合束装置的体积。
39.通过一体结构的准直镜阵列一方面能够在更小的体积内进行激光阵列的准直，另一方面也可以满足半导体激光器阵列以更小的间距进行排列设置，从而缩小体积，保证出射激光能够准确的进行准直并出射进入第一反射镜阵列30；
40.在本实用新型的一实施例中，所述第一反射镜阵列30垂直于准直镜阵列20设置，第二反射镜阵列40与第一反射镜阵列30呈45
°
角，通过第二反射镜阵列40进行转向后能够缩小纵向空间，进一步的还能够将第二反射镜阵列40错落布置进一步的增加光束的堆叠密度。
41.在本实用新型的一实施例中，所述第一反射镜阵列30为m
×
n阵列或m
×
1阵列。通过将横向的n个反射镜依次贴合形成一体结构即形成m
×
1阵列，通过此种改变能够有效的缩小体积；同时第一反射镜阵列30中的反射镜为直角梯形反射镜31，在横向方向上，n个反射镜并排紧邻设置，并设置m排，准直镜阵列20中的出射光从直角梯形反射镜31的直角边32入射后从斜边33全反射后射出。因此通过将m排的直角梯形反射镜31错落布置后，能够有效的调整出射光束的堆叠密度，从而减小第二反射镜阵列40的体积。如图3所示，通过错落设置的直角梯形反射镜31能够方便的调节出射光束的堆叠密度，同时直角梯形反射镜31避开通光面而增加了可供固定的固定部34，因此可以在压缩器件体积的同时简化安装工艺。
42.同理，所述第二反射镜阵列40为m
×
n阵列或1
×
n阵列。可以通过将第二反射镜阵列设置成n列错落布置，从而调节出射光束的堆叠密度，进而使得入射进入聚焦镜组50上的激光阵列的面积更小，趋近于一个较大的光斑，从而可以使用体积更小的聚焦镜组50进行聚焦后耦合进入光纤60中。
43.本实用新型的一实施例中，所述第二反射镜阵列40背面处于同一平面上，即第二反射镜阵列40可以通过紧密排列在同一平面上形成一体结构，从而缩小体积，也即第二反射镜阵列40可以采用单一的反射镜进行反射出射光到聚焦镜组50上进行聚焦。相比整列结构，将其设置在同一平面的方式可以减少安装难度，简化工艺。
44.本实用新型合束结构中的半导体激光器阵列10、准直镜阵列20、第一反射镜阵列30、第二反射镜阵列40、聚焦镜组50、光纤60的所有光学透射面均镀有相应激光波长的增透膜，所有光学反射面可采用全反射或镀相应激光波长的高反膜。
45.本实用新型半导体激光器阵列10的激光器所输出激光波长为380nm到420nm，或为430nm到470nm，或为600nm到660nm，或为780nm到850nm，或为900nm到990nm。
46.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。