利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置，包括激光器陣列、快軸準直鏡、合束鏡、第一級光柵、合束部件、第二級光柵和反饋元件。所述激光器陣列包括M個激光器線陣，每個激光器線陣包括多個激光單元；每一個激光器線陣上的多個激光單元分別通過所述快軸準直鏡準直后平行出射至合束鏡合束至第一級光柵上，形成一束激光束；M束激光束從第一級光柵出射經合束部件再次合束至第二級光柵上，再通過反饋元件進行波長鎖定，得到高功率、高光束質量的半導體直接輸出激光。本發明專利技術可同時實現對多個激光線陣的光譜合束，其光束質量相當于單個激光單元，輸出功率遠超單個激光線陣的半導體激光光源。

Semiconductor laser external cavity feedback spectral beam combining device using multiple gratings

The invention discloses a device for external cavity semiconductor laser with grating feedback spectral beam combining, including laser array, fast axis collimating lens, beam combination mirror, first level grating, beam components, second grating and feedback element. The laser array comprises M laser arrays, each unit includes a plurality of laser diode array; each laser line multiple laser unit array respectively by the fast axis collimating lens after collimation parallel beam combination mirror is emitted to the beam to the first grating, forming a laser beam; M laser beam emitted from the first stage of the grating beam beam component again to second grating, and wavelength locked by a feedback element, semiconductor high power and high beam quality laser output. The invention can simultaneously realize the spectral combination of a plurality of laser linear arrays, and the beam quality is equivalent to a single laser unit, and the output power is far higher than that of a single laser linear array.

【技術實現步驟摘要】
利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置
本專利技術屬于激光
，尤其涉及一種利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置。
技術介紹
由于半導體激光器具有高光束質量，散熱特性好，壽命長等優點，因此在激光醫療、光纖激光器泵浦、激光監控、激光加工等方面都有著廣泛的應用。但是近年來隨著半導體激光器技術應用的發展，對于如金屬焊接、激光切割等要求較高的領域，半導體激光器的應用尚有一定難度，改善半導體激光器的光束質量，提高輸出激光束的亮度，對于大功率半導體激光器的發展和應用具有重要意義。通過外腔反饋實現光譜合束，可以有效提高半導體激光器的亮度，它在不增加半導體激光器非合束方向上光束的光束質量的同時將合束方向的光束質量減少至單個發光單元的光束質量。該方法在美國專利US7065107B2，US6192062B1，US6208679，US874222B2和公告號為C多102986097A、名稱為“選擇性重新定位與旋轉波長光束組合系統與方法”的國內專利均有記載，但這些光譜合束方法主要是針對單個bar激光線陣合束，在保證光束質量的同時，激光輸出功率有限，因此在大功率、高光束質量激光應用場合，仍然受功率限制。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置。為此，本專利技術提供了一種利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置，包括激光器陣列、快軸準直鏡、合束鏡、第一級光柵、合束部件、第二級光柵和反饋元件。所述激光器陣列包括M個激光器線陣，每個激光器線陣包括多個激光單元。每個激光器線陣上的多個激光單元分別通過所述快軸準直鏡準直后平行出射至合束鏡合束至第一級光柵上，形成一激光束；M束激光束從第一級光柵出射經合束部件再次合束至第二級光柵上，再通過反饋元件進行波長鎖定，得到高功率、高光束質量的半導體直接輸出激光。優選地，所述合束鏡為聚焦透鏡。優選地，所述合束部件為反射鏡、透鏡或棱鏡中的一種或兩種。優選地，所述第一級光柵為高線對數的光柵。優選地，所述第二級光柵為低線對數的光柵。優選地，所述反饋元件為鍍部分反射膜的平面鏡、平凸透鏡或平凹透鏡一種。進一步地，還包括慢軸準直鏡和光束旋轉鏡，每個激光器線陣上的多個激光單元分別通過所述快軸準直鏡準直后，通過光束旋轉鏡將每個激光單元的快軸光斑與慢軸光斑進行旋轉，然后通過慢軸準直鏡將慢軸光斑進行準直后平行出射至合束鏡。進一步地，所述合束部件包括反射鏡和聚焦鏡，M個激光束從第一級光柵出射的激光束經反射鏡將各束激光束指向性及非合束方向空間位置調節一致后通過聚焦透鏡再次合束至第二級光柵上。優選地，所述合束部件僅為反射鏡時，反射鏡呈夾角布置，以使M束激光束從第一級光柵出射后以與第二級光柵相匹配的角度入射至光柵上，達到合束的目的。基于上述技術方案的公開，與現有技術相比，本專利技術提供的所述利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置，可同時實現對多個激光線陣的光譜合束，其光束質量相當于單個激光單元，輸出功率遠超單個激光線陣的半導體激光光源。附圖說明圖1為本專利技術的基本結構原理示意圖；圖2為進行快軸方向合束的結構原理示意圖；圖3為進行慢軸方向合束的結構原理示意圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。實施例1請參閱圖1，提供一種基礎性的利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置，包括激光器陣列1、快軸準直鏡2、合束鏡3、第一級光柵4、合束部件5、第二級光柵6和反饋元件7。所述激光器陣列1包括M個激光器線陣，每個激光器線陣包括多個激光單元；每個激光器線陣上的多個激光單元分別通過所述快軸準直鏡2準直后平行出射至合束鏡3合束至第一級光柵4上，形成一束激光束；M束激光束從第一級光柵4出射經合束部件5再次合束至第二級光柵6上，再通過反饋元件7進行波長鎖定，得到高功率、高光束質量的半導體直接輸出激光。實施例2請參閱圖2，提供一種快軸方向合束的利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置，包括激光器陣列1、快軸準直鏡2、合束鏡3、第一級光柵4、反射鏡10、聚焦透鏡11、第二級光柵6、反饋元件7、慢軸準直鏡8、光束旋轉鏡9。所述激光器陣列1包括M個激光器線陣，每個激光器線陣包括多個激光單元；每個激光器線陣分別通過所述快軸準直鏡2準直后通過光束旋轉鏡9將每個激光單元的快軸光斑與慢軸光斑進行旋轉，然后通過慢軸準直鏡8將慢軸光斑進行準直后平行出射至合束鏡3合束至第一級光柵4上，形成一束激光束；M束激光束從第一級光柵4出射經反射鏡10將各束激光束指向性調節一致后通過聚焦透鏡11再次合束至第二級光柵6上，再通過反饋元件7進行波長鎖定，得到高功率、高光束質量的半導體直接輸出激光。實施例3請參閱圖3，提供一種慢軸方向的利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置，包括激光器陣列1、快軸準直鏡2、合束鏡3、第一級光柵4、反射鏡10、第二級光柵6、反饋元件7、慢軸準直鏡8。其原理其原理與實施例2相似，但不需要光束旋轉鏡進行光斑變換，可直接進行合束。同時也可擴展為半導體激光快軸和慢軸相互組合進行兩次光譜合束。所有實施例中，所述合束鏡3為聚焦透鏡；反射鏡10呈夾角布置，以使M束激光束從第一級光柵(4)出射后以與第二級光柵相匹配的角度入射至光柵(6)上，達到合束的目的。合束完成后每一個激光單元分別對應一個中心波長，且不相同。綜上，本專利技術提供的所述利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置，可同時實現對多個激光陣列的光譜合束，其光束質量相當于單個激光單元，輸出功率遠超單個激光陣列的半導體激光光源。盡管已經示出和描述了本專利技術的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本專利技術的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本專利技術的范圍由所附權利要求及其等同物限定。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置，其特征在于，包括激光器陣列(1)、快軸準直鏡(2)、合束鏡(3)、第一級光柵(4)、合束部件(5)、第二級光柵(6)和反饋元件(7)，其中：所述激光器陣列(1)包括M個激光器線陣，每個激光器線陣包括多個激光單元；每個激光器線陣上的多個激光單元分別通過所述快軸準直鏡(2)準直后平行出射至合束鏡(3)合束至第一級光柵(4)上，形成一激光束；M束激光束從第一級光柵(4)出射經合束部件(5)再次合束至第二級光柵(6)上，再通過反饋元件(7)進行波長鎖定，得到高功率、高光束質量的半導體直接輸出激光。

【技術特征摘要】
1.一種利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置，其特征在于，包括激光器陣列(1)、快軸準直鏡(2)、合束鏡(3)、第一級光柵(4)、合束部件(5)、第二級光柵(6)和反饋元件(7)，其中：所述激光器陣列(1)包括M個激光器線陣，每個激光器線陣包括多個激光單元；每個激光器線陣上的多個激光單元分別通過所述快軸準直鏡(2)準直后平行出射至合束鏡(3)合束至第一級光柵(4)上，形成一激光束；M束激光束從第一級光柵(4)出射經合束部件(5)再次合束至第二級光柵(6)上，再通過反饋元件(7)進行波長鎖定，得到高功率、高光束質量的半導體直接輸出激光。2.根據權利要求1所述的一種利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置，其特征在于，所述合束鏡為聚焦透鏡(3)。3.根據權利要求1所述的一種利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置，其特征在于，所述合束部件(5)為反射鏡、透鏡或棱鏡中的一種或兩種。4.根據權利要求1所述的一種利用多光柵進行半導體激光外腔反饋光譜合束的裝置，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖偉，潘華東，廖新勝，靳嫣然，朱建勝，
申請(專利權)人：蘇州長光華芯光電技術有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32