一種用于大功率半導體激光器的合束輸出耦合裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及屬于激光技術應用設備領域，特別是涉及一種高功率半導體激光器合束輸出耦合裝置。
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【背景技術】
[0003]半導體激光器又稱激光二極管，是用半導體材料作為工作物質的激光器，它具有體積小、重量輕、可靠性高、使用壽命長、功耗低的優點，在激光通信、光存儲、光陀螺、激光打印、測距以及雷達等領域獲得了較為廣泛的應用，但在高功率光纖輸出激光加工應用領域發展相對不盡如人意，其主要原因是半導體激光器的光束質量較差，所以提高半導體激光器的光束質量、亮度和功率為當下重要的研宄方向。為實現半導體激光器的高功率光纖輸出，目前普遍采用的技術是激光合束技術，它是一種能改善光束質量、增加輸出功率、提高功率密度的過程，常用的合束方法有偏振合束，波長合束和空間合束，其主要合束處理流程大致如下:快軸準直一慢軸準直(一光束整型)一平面鏡或棱鏡反射一凸透鏡聚焦一光纖耦合，如專利申請號為:CN201010174581.2、CN201310748945.7、CN201520045376.4 等的專利，其每一個單管就要對應一套鏡片，而且每個鏡片都要配備較為精密的調節裝置，本來半導體激光器體積較小，但這些鏡片及其調節裝置占了很大的空間，使設備體積增加較大，而且由于鏡片較多，導致調節裝置也變得非常復雜，也讓整個裝置的可調性和工作穩定性變差，以至于好多方案目前也只是在實驗室階段，要想轉化為商品化成果很難。
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【發明內容】

[0005]針對以上問題，本發明為一種用于大功率半導體激光器的合束輸出耦合裝置，本裝置簡化了半導體激光器合束輸出耦合系統，提高了裝置的可調性和工作穩定性，為大功率半導體激光器設備制造和批量生產提供了一種新的可行方案，為達此目的，本發明提供一種用于大功率半導體激光器的合束輸出耦合裝置，包括耦合裝置殼體、二維線陣半導體激光器、快軸準直鏡組、慢軸準直鏡組和合束輸出耦合裝置，所述耦合裝置殼體內有二維線陣半導體激光器、快軸準直鏡組、慢軸準直鏡組和合束輸出耦合裝置，所述二維線陣半導體激光器由至少2個一維線陣半導體激光器疊加放置而成，所述二維線陣半導體激光器的每個一維線陣半導體激光器前有一個快軸準直鏡和一個慢軸準直鏡，所述快軸準直鏡組由至少2個快軸準直鏡組成，所述慢軸準直鏡組由至少2個慢軸準直鏡組成，所述慢軸準直鏡在快軸準直鏡前方，每個慢軸準直鏡由至少2個柱透鏡成排聯接而成，每個柱透鏡對應一維線陣半導體激光器的一個單管半導體激光器，所述合束輸出耦合裝置包括內圓錐鏡、石英半球透鏡、光束整形聚焦透鏡組和光纖，所述內圓錐鏡在慢軸準直鏡前方，所述慢軸準直鏡與內圓錐鏡底面相對應，所述內圓錐鏡的頂端抵住石英半球透鏡的端面，所述石英半球透鏡的半球形端面前方有光束整形聚焦透鏡組，所述光纖一端的端部在光束整形聚焦透鏡組前方。
[0006]作為本發明進一步改進，所述內圓錐鏡的頂端開有直徑0.5-lmm的孔，其底面孔直徑越小、高越大，從錐頂小孔輸出的功率占比越大，孔徑一般為0.5-lmm。
[0007]作為本發明進一步改進，所述內圓錐鏡底面為有縫反射鏡，為提高輸出功率，內圓錐鏡底面可采用有縫反射鏡。
[0008]作為本發明進一步改進，所述內圓錐鏡的頂端與石英半球透鏡的球心位置重復，所述石英半球透鏡底面與內圓錐鏡中心線方向垂直，為了保證激光出光效果，內圓錐鏡的頂端與石英半球透鏡的球心位置盡可能保持重復，石英半球透鏡底面與內圓錐鏡中心線方向盡可能垂直。
[0009]本發明提出了一種半導體激光器合束輸出耦合裝置，該裝置對入射光的平行度要求不是太高，它采用頂角很小的內圓錐鏡面反射，并將從錐頂出射的光線經石英半球透鏡球心沿徑向射出，再經光束整形聚焦透鏡組耦合進入輸出光纖實現高功率輸出；該裝置對內圓錐鏡之前的鏡片或鏡片組位置精度要求不高，所以需要精密調整的主要是內圓錐鏡、石英半球透鏡和光束整形聚焦透鏡組，這有效簡化了裝置的調節機構，提高了裝置的可調性和工作穩定性。
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【附圖說明】
[0011]圖1為本發明一維線陣半導體激光器快慢軸準直示意圖；
圖2為本發明半導體激光器合束輸出耦合裝置示意圖；
圖3為本發明石英半球透鏡折射輸出示意圖；
圖4為本發明內圓錐鏡內部光路示意圖；
具體部件名稱如下:
1、一維線陣半導體激光器；2、二維線陣半導體激光器；
3、快軸準直鏡；4、慢軸準直鏡；
5、內圓錐鏡；6、石英半球透鏡；
7、光束整形聚焦透鏡組；8、光纖；
9、石英半球透鏡輸入光線；10、石英半球透鏡星形輸出光線；
I1、內圓錐鏡底面。
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【具體實施方式】
[0013]以下結合附圖和實施例對發明做詳細的說明:
本發明為一種用于大功率半導體激光器的合束輸出耦合裝置，本裝置簡化了半導體激光器合束輸出耦合系統，提高了裝置的可調性和工作穩定性，為大功率半導體激光器設備制造和批量生產提供了一種新的可行方案。
[0014]作為本發明一種具體實施例，本發明提供一種用于大功率半導體激光器的合束輸出耦合裝置，包括耦合裝置殼體、二維線陣半導體激光器2、快軸準直鏡組、慢軸準直鏡組和合束輸出耦合裝置，所述耦合裝置殼體內有二維線陣半導體激光器2、快軸準直鏡組、慢軸準直鏡組和合束輸出耦合裝置，所述二維線陣半導體激光器2由至少2個一維線陣半導體激光器I疊加放置而成，所述二維線陣半導體激光器2的每個一維線陣半導體激光器I前有一個快軸準直鏡3和一個慢軸準直鏡4，所述快軸準直鏡組由至少2個快軸準直鏡3組成，所述慢軸準直鏡組由至少2個慢軸準直鏡4組成，所述慢軸準直鏡4在快軸準直鏡3前方，每個慢軸準直鏡4由至少2個柱透鏡成排聯接而成，每個柱透鏡對應一維線陣半導體激光器I的一個單管半導體激光器，所述合束輸出耦合裝置包括內圓錐鏡5、石英半球透鏡6、光束整形聚焦透鏡組7和光纖8，所述內圓錐鏡5在慢軸準直鏡4前方，所述慢軸準直鏡4與內圓錐鏡底面11相對應，所述內圓錐鏡5的頂端抵住石英半球透鏡6的端面，所述石英半球透鏡6的半球形端面前方有光束整形聚焦透鏡組7，所述光纖8 —端的端部在光束整形聚焦透鏡組7前方。
[0015]作為本發明一種最佳具體實施例，本發明提供一種用于大功率半導體激光器的合束輸出耦合裝置，包括耦合裝置殼體、二維線陣半導體激光器2、快軸準直鏡組、慢軸準直鏡組