【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體激光器，具體為一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法。
技術(shù)介紹
1、半導(dǎo)體激光器是一種利用半導(dǎo)體材料發(fā)射激光的裝置。它通常由一塊半導(dǎo)體材料制成，其中包含有源和泵浦兩個(gè)區(qū)域，當(dāng)外加電流或光能激發(fā)半導(dǎo)體材料時(shí)，源區(qū)域產(chǎn)生光子并發(fā)射出激光，從而形成激光器的輸出。
2、半導(dǎo)體激光器具有體積小、效率高、響應(yīng)速度快、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，因此在通信、醫(yī)療、材料加工、光存儲(chǔ)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。而且它們被廣泛用于光纖通信系統(tǒng)中作為光源，以及在激光打印機(jī)、激光雷達(dá)、激光醫(yī)療設(shè)備方面也有重要應(yīng)用。
3、半導(dǎo)體激光器脫毛相對(duì)于其他方式脫毛，優(yōu)點(diǎn)在于無痛、不留瘢痕、高效、操作便捷，并且可以達(dá)到永久脫毛的效果。因此，激光脫毛廣受消費(fèi)者喜愛，脫毛產(chǎn)品也越來越豐富，同時(shí)，對(duì)脫毛產(chǎn)品要求也日益增高，不僅是光斑均勻度方面，還涉及重量、體積、脈寬等。為了追求無感脫毛，大功率窄脈寬激光器應(yīng)運(yùn)而生，但是重量又隨之增加，尤其是加上導(dǎo)光晶體之后，手具更加笨重。
4、因此，迫切需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形的方法，該方法應(yīng)當(dāng)能適用于輕量化、便攜式的激光器系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法，解決了大功率窄脈管激光器應(yīng)運(yùn)而生，導(dǎo)致重量隨之增加，手具更加笨重的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法，包括以下步驟；
3、步驟一、確定激光
4、步驟二、對(duì)芯片出光進(jìn)行快軸準(zhǔn)直，使用直徑為1mm，長(zhǎng)度15mm，表面鍍有808nm高反膜，材質(zhì)為熔融石英的圓柱面鏡，放置在芯片正上方，距離芯片0.1mm，可將快軸發(fā)散角由32°壓縮至6°，且光損較小，光損為3％；
5、步驟三、利用柱面鏡的光學(xué)特性，使光束經(jīng)過柱面鏡后重新疊加，改變光路尺寸，借助zemax非序列模式，使用雙錐透鏡進(jìn)行仿真，材料設(shè)置為jgs1熔融石英，快軸方向(y方向)尺寸大于模組尺寸，發(fā)散角為6°，設(shè)置為h＝34mm，慢軸方向(x方向)大于模組尺寸，慢軸發(fā)散角為4°，設(shè)置為l＝14mm，曲率半徑為60mm，入光面和出光面半徑相同，柱面鏡厚度d＝6mm，柱面鏡距離芯片出光面2.1mm，快軸方向在靶面尺寸為20mm；
6、步驟四、在柱面鏡之后，沿激光束傳播的z方向放置兩塊外殼，外殼內(nèi)側(cè)放置鍍有808nm波段全反射膜的反射鏡，兩反射鏡之間距離為12mm平行z軸放置，使用介質(zhì)膜可以達(dá)到很高的反射率，光損在1％，全反射鏡尺寸為z方向25mm，y方向36mm，x方向?yàn)?mm；
7、步驟五、藍(lán)寶石窗口片緊貼全反射鏡內(nèi)側(cè)放置，距離芯片出光面32mm；
8、步驟六、在zemax非序列模式下建立上述模型，仿真得到光斑灰度圖和行截面、列截面能量密度分布。
9、優(yōu)選的，所述步驟一中激光器模組面積為31mm×10mm，在距離芯片出光面34mm處，得到12mm×20mm矩形均勻光斑。
10、優(yōu)選的，所述步驟四中光束通過12mm×22mm藍(lán)寶石窗口片出射，在靶面形成12mm×20mm光斑，使用matlab計(jì)算各采樣點(diǎn)強(qiáng)度值，計(jì)算rms得光斑均勻度為88％。
11、優(yōu)選的，所述步驟四中光束經(jīng)過圓柱面鏡之后，從abcd面入射進(jìn)柱面鏡，從efgh面出射。
12、優(yōu)選的，所述步驟五中藍(lán)寶石窗口片為12mm×22mm鍍808nm增透膜的藍(lán)寶石窗口片。
13、一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形裝置，包括藍(lán)寶石窗口片，所述藍(lán)寶石窗口片前后兩側(cè)均設(shè)置有全反射鏡，兩個(gè)所述全反射鏡左側(cè)設(shè)置有柱面鏡，所述柱面鏡左側(cè)設(shè)置有多個(gè)圓柱面鏡，所述圓柱面鏡內(nèi)部固定連接有激光器發(fā)光芯片，兩個(gè)所述全反射鏡右側(cè)設(shè)置有靶面，所述靶面左側(cè)緊貼藍(lán)寶石窗口片右側(cè)。
14、優(yōu)選的，所述圓柱面鏡為15根直徑1mm，長(zhǎng)度15mm，對(duì)封裝好的bar條模組進(jìn)行快軸發(fā)散角壓縮，使用六維調(diào)節(jié)治具將圓柱面鏡放置在bar條芯片正上方0.08mm處，所述圓柱面鏡兩端在模組兩側(cè)的陶瓷支架上用uv膠固定，將快軸發(fā)散角由32°壓縮至6°。
15、優(yōu)選的，所述圓柱面鏡采用熔融石英材質(zhì)，該材質(zhì)對(duì)紅外波段吸收較小，光損小，所述圓柱面鏡表面鍍808nm增透膜，使得透過率在99％以上。
16、優(yōu)選的，所述柱面鏡采用jgs1石英材質(zhì)，該材質(zhì)在808nm波段透過率很高，且兩個(gè)光學(xué)面abcd和efgh鍍808波段增透膜，使得透過率在99％以上，所述柱面鏡的中心與激光器bar條模組中心同心，所述柱面鏡在圓柱面鏡后1mm處放置。
17、優(yōu)選的，兩個(gè)所述全反射鏡的側(cè)板之間相互平行，并平行于激光器模組面的法線，所述激光器模組、圓柱面鏡陣列、柱面鏡、藍(lán)寶石窗口片同心放置，保證光路同心，所述全反射鏡與總系統(tǒng)的光軸平行。
18、工作原理：首先使用圓柱面鏡將芯片出光快軸發(fā)散角由32°壓縮至6°，然后入射進(jìn)一塊快軸方向存在曲率的柱面鏡，經(jīng)過此柱面鏡可以壓縮快軸方向光斑尺寸，光束通過柱面鏡之后，快軸方向光束向中心處以某一起始角傳播，慢軸方向存在沿著柱面鏡外邊緣伸出的兩塊全反射鏡，用于反射邊緣光束，然后，光束通過一塊12mm×22mm藍(lán)寶石窗口片，最終，在靶面會(huì)得到12mm×20mm矩形均勻光斑。
19、本專利技術(shù)提供了一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法。具備以下有益效果：
20、本專利技術(shù)相較于傳統(tǒng)的使用導(dǎo)光晶體進(jìn)行光束整形的方法，本方法在尺寸和重量方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，尤其適用于那些激光器本身較重的設(shè)備。通過采用本方法，脫毛手具的體積和重量得以減小，同時(shí)光斑均勻度得到提高，綜合使用成本降低。
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1.一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法，其特征在于，包括以下步驟；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法，其特征在于，所述步驟一中激光器模組面積為31mm×10mm，在距離芯片出光面34mm處，得到12mm×20mm矩形均勻光斑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法，其特征在于，所述步驟四中光束通過12mm×22mm藍(lán)寶石窗口片(6)出射，在靶面(5)形成12mm×20mm光斑，使用MATLAB計(jì)算各采樣點(diǎn)強(qiáng)度值，計(jì)算RMS得光斑均勻度為88％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法，其特征在于，所述步驟四中光束經(jīng)過圓柱面鏡(1)之后，從ABCD面入射進(jìn)柱面鏡(3)，從EFGH面出射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法，其特征在于，所述步驟五中藍(lán)寶石窗口片(6)為12mm×22mm鍍808nm增透膜的藍(lán)寶石窗口片。
6.一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形裝置，依據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法，包括
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形裝置，其特征在于，所述圓柱面鏡(1)為15根直徑1mm，長(zhǎng)度15mm，對(duì)封裝好的bar條模組進(jìn)行快軸發(fā)散角壓縮，使用六維調(diào)節(jié)治具將圓柱面鏡(1)放置在bar條芯片正上方0.08mm處，所述圓柱面鏡(1)兩端在模組兩側(cè)的陶瓷支架上用UV膠固定，將快軸發(fā)散角由32°壓縮至6°。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形裝置，其特征在于，所述圓柱面鏡(1)采用熔融石英材質(zhì)，該材質(zhì)對(duì)紅外波段吸收較小，光損小，所述圓柱面鏡(1)表面鍍808nm增透膜，使得透過率在99％以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形裝置，其特征在于，所述柱面鏡(3)采用JGS1石英材質(zhì)，該材質(zhì)在808nm波段透過率很高，且兩個(gè)光學(xué)面ABCD和EFGH鍍808波段增透膜，使得透過率在99％以上，所述柱面鏡(3)的中心與激光器bar條模組中心同心，所述柱面鏡(3)在圓柱面鏡(1)后1mm處放置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形裝置，其特征在于，兩個(gè)所述全反射鏡(4)的側(cè)板之間相互平行，并平行于激光器模組面的法線，所述激光器模組、圓柱面鏡(1)陣列、柱面鏡(3)、藍(lán)寶石窗口片(6)同心放置，保證光路同心，所述全反射鏡(4)與總系統(tǒng)的光軸平行。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法，其特征在于，包括以下步驟；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法，其特征在于，所述步驟一中激光器模組面積為31mm×10mm，在距離芯片出光面34mm處，得到12mm×20mm矩形均勻光斑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法，其特征在于，所述步驟四中光束通過12mm×22mm藍(lán)寶石窗口片(6)出射，在靶面(5)形成12mm×20mm光斑，使用matlab計(jì)算各采樣點(diǎn)強(qiáng)度值，計(jì)算rms得光斑均勻度為88％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法，其特征在于，所述步驟四中光束經(jīng)過圓柱面鏡(1)之后，從abcd面入射進(jìn)柱面鏡(3)，從efgh面出射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法，其特征在于，所述步驟五中藍(lán)寶石窗口片(6)為12mm×22mm鍍808nm增透膜的藍(lán)寶石窗口片。
6.一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形裝置，依據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的一種半導(dǎo)體激光器輕量化光束整形方法，包括藍(lán)寶石窗口片(6)，其特征在于，所述藍(lán)寶石窗口片(6)前后兩側(cè)均設(shè)置有全反射鏡(4)，兩個(gè)所述全反射鏡(4)左側(cè)設(shè)置有柱面鏡(3)，所述柱面鏡(3)左側(cè)設(shè)置有多個(gè)圓柱面鏡(1)，所述圓柱面鏡(1)內(nèi)部固定連接有激光器發(fā)光芯片(2)，兩個(gè)所述全反射鏡(4)右...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張佳晨，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安歐益光電科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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