專利名稱：一種窄光譜高功率半導(dǎo)體激光器耦合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于高功率半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域，涉及一種高功率半導(dǎo)體激光器整形裝置。
背景技術(shù)：
目前半導(dǎo)體激光器及其光纖耦合系統(tǒng)朝著高輸出功率的方向發(fā)展，并在工業(yè)、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。多個半導(dǎo)體激光器耦合是種將多個半導(dǎo)體激光器集成在一起，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)合束后，實(shí)現(xiàn)輸出功率的進(jìn)一步提高。雖然多個半導(dǎo)體激光器耦合后的輸出功率獲得了提高，但是輸出帶寬較寬。在泵浦光纖激光器應(yīng)用上，輸出帶寬過寬會會大大降低泵浦效率。對于單管和單巴條通常采用的方法是在半導(dǎo)體激光器的外部放置體布拉格柵(VBG)，形成外腔反饋式半導(dǎo)體激光器，達(dá)到減小輸出帶寬的目的。對于單管半導(dǎo)體激光器或者單巴條激光器為實(shí)現(xiàn)窄光譜輸出，只能將單管或者單個巴條出射的光束入射到VBG中，只能實(shí)現(xiàn)單個單管激光器沿著出射光路原路反饋回單管激光器有源區(qū)中，通過調(diào)整VBG的位置與角度只能實(shí)現(xiàn)某一個單管芯片或單Bar芯片與VBG構(gòu)成外腔反饋激光器，VBG不能同時與所有激光器形成外腔反饋激光器，無法實(shí)現(xiàn)其余單管半導(dǎo)體激光器沿著出射光路原路反饋回各自的單管激光器有源區(qū)中。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種窄光譜高功率半導(dǎo)體激光器耦合裝置及方法，達(dá)到高輸出功率、窄輸出帶寬的目的，同時具有功率可擴(kuò)展性的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:窄光譜高功率半導(dǎo)體激光器耦合裝置，包括依次設(shè)置的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)、光束原路反饋系統(tǒng)、聚焦透鏡以及輸出光纖；所述半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)由多個安裝有快軸準(zhǔn)直鏡的半導(dǎo)體激光器或者由多個安裝有快軸及慢軸準(zhǔn)直鏡的半導(dǎo)體激光器組成；所述光束原路反饋系統(tǒng)包括沿激光出射方向依次設(shè)置的反射鏡組以及位置可調(diào)的透射式體布拉格柵(VBG);所述反射鏡組是由與所述多個半導(dǎo)體激光器一一對應(yīng)的處于不同入射光路上的多個反射鏡組成，所述多個反射鏡或多個半導(dǎo)體激光器的位置可調(diào)；所有反射鏡將來自相應(yīng)半導(dǎo)體激光器的出射光反射后均入射至透射式體布拉格柵，形成透射光部分和反射光部分；聚焦透鏡置于透射式體布拉格柵輸出面端，對經(jīng)透射式體布拉格柵透射輸出的光進(jìn)行聚焦；光纖置于聚焦透鏡光輸出端，對聚焦透鏡輸出的光進(jìn)行光纖I禹合。上述多個半導(dǎo)體激光器，可以是多個單發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器或多個多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器，也可以是兩者的結(jié)合?；谏鲜鲴詈涎b置結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型提出如下具體耦合方法。窄光譜高功率半導(dǎo)體激光器耦合方法，包括以下環(huán)節(jié):[0013](I)多個半導(dǎo)體激光器出射的多路光經(jīng)過準(zhǔn)直后，入射到相應(yīng)的多個反射鏡上；(2)對于某一個半導(dǎo)體激光器，經(jīng)相應(yīng)的反射鏡首次反射后的光束入射到透射式體布拉格柵(VBG)上，形成反射光部分及透射光部分，調(diào)整透射式體布拉格柵(VBG)使得來自該半導(dǎo)體激光器的反射光部分沿原路返回，進(jìn)入該半導(dǎo)體激光器腔內(nèi)，形成腔外反饋系統(tǒng)；然后固定透射式體布拉格柵的位置及該半導(dǎo)體激光器的位置；(3)對于其他各半導(dǎo)體激光器，分別調(diào)整各半導(dǎo)體激光器或者相應(yīng)的反射鏡的位置，使得來自其他各半導(dǎo)體激光器的光束入射到透射式體布拉格柵(VBG)后，相應(yīng)的反射光部分均分別沿原路返回，進(jìn)入相應(yīng)的半導(dǎo)體激光器腔內(nèi)，形成其他各個腔外反饋系統(tǒng)；(4)所有半導(dǎo)體激光器入射到透射式體布拉格柵(VBG)形成的透射光部分均透射輸出，經(jīng)共同聚焦后耦合入光纖中，最終由光纖輸出窄光譜高功率激光。本實(shí)用新型提供的基于VBG的外腔反饋式半導(dǎo)體激光器耦合裝置中多光束原路反饋方法，調(diào)節(jié)方便、簡單、穩(wěn)定性好、可行。本實(shí)用新型在保證各路光束經(jīng)VBG反饋沿原路反饋的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了外腔反饋穩(wěn)定性，仍然保持了高的電光轉(zhuǎn)換效率。

圖1為本實(shí)用新型的耦合裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是采用實(shí)施例1耦合方法得出的光譜信息圖；圖3為采用實(shí)施例2耦合方法得出的光譜信息圖。其中，I為半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)；2為光束原路反饋系統(tǒng)；3為聚焦透鏡；4為光纖；5，6，7為半導(dǎo)體激光器；8為快軸準(zhǔn)直鏡；9為慢軸準(zhǔn)直鏡；10為反射鏡；11為透射式體布拉格光柵。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1:如圖1所示，其中，I為半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體激光器5、6、7及安裝在半導(dǎo)體激光器5、6、7前方快軸準(zhǔn)直鏡8、慢軸準(zhǔn)直鏡9 ;半導(dǎo)體激光器5、6、7為發(fā)光波長808nm的多發(fā)光單兀激光器，為3個發(fā)光單兀激光器；半導(dǎo)體激光器5、半導(dǎo)體激光器6和半導(dǎo)體激光器7發(fā)光面端分別設(shè)置快軸準(zhǔn)直鏡8和慢軸準(zhǔn)直鏡9，;多光束原路反饋系統(tǒng)2置于半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)I出光端部，多光束原路反饋系統(tǒng)2包括:反射鏡10，透射式體布拉格光柵11 (VBG);該透射式體布拉格光柵11接收反射鏡10反射過來的準(zhǔn)直光束，經(jīng)透射式體布拉格光柵11反射，部分光被沿原路返回，部分光直接透過透射式體布拉格光柵11，透過的光經(jīng)聚焦透鏡3耦合進(jìn)入光纖4。本實(shí)用新型基于上述耦合裝置結(jié)構(gòu)的一種窄光譜高功率半導(dǎo)體激光器耦合方法，包括以下步驟:(I)半導(dǎo)體激光器5、6、7、出射的三路光經(jīng)過快軸準(zhǔn)直鏡8和慢軸準(zhǔn)直鏡9準(zhǔn)直后，入射到相應(yīng)的三個反射鏡10上；[0029](2)經(jīng)反射鏡10反射的準(zhǔn)直光束入射到透射式體布拉格柵VBGll上，部分光被透射式體布拉格柵VBGll反饋，調(diào)整透射式體布拉格柵VBGll使得其中一路光束沿原路返回來并再次經(jīng)過相對應(yīng)的反射鏡10，反射回半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)并進(jìn)入該光束原先的半導(dǎo)體激光器腔內(nèi)，形成腔外反饋系統(tǒng)；固定透射式體布拉格柵VBGll的位置。(3)對于其他各半導(dǎo)體激光器，分別調(diào)整各半導(dǎo)體激光器或者相應(yīng)的反射鏡的位置，使得來自其他各半導(dǎo)體激光器的光束入射到透射式體布拉格柵(VBG)后，相應(yīng)的反射光部分均分別沿原路返回，進(jìn)入相應(yīng)的半導(dǎo)體激光器腔內(nèi)，形成其他各個腔外反饋系統(tǒng)；(4)所有半導(dǎo)體激光器入射到透射式體布拉格柵(VBG) 11形成的透射光部分均透射輸出經(jīng)共同聚焦后耦合入光纖4中，最終由光纖4輸出窄光譜高功率激光。圖2中給采用實(shí)施例1的耦合方法獲得的光譜信息。從圖1中可以看出，采用本實(shí)用新型的方法制備的外腔式多巴條半導(dǎo)體激光器的光譜得到明細(xì)窄化。實(shí)施例2:系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。其中，分立的激光器5、6、7為發(fā)光波長808nm的
單管激光器；半導(dǎo)體激光器5、半導(dǎo)體激光器6和半導(dǎo)體激光器7發(fā)光面端分別設(shè)置快軸準(zhǔn)直鏡8和慢軸準(zhǔn)直鏡9，;多光束原路反饋系統(tǒng)2置于半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)I出光端部，多光束原路反饋系統(tǒng)2包括:反射鏡10，透射式體布拉格光柵11 (VBG);該透射式體布拉格光柵11接收反射鏡10反射過來的準(zhǔn)直光束，經(jīng)透射式體布拉格光柵11反射，部分光被沿原路返回，部分光直接透過透射式體布拉格光柵11，透過的光經(jīng)聚焦透鏡3耦合進(jìn)入光纖4。本實(shí)用新型的另一種基于VBG的外腔反饋式多單管耦合半導(dǎo)體激光器中多光束原路反饋方法，包括以下步驟:步驟一:分立的發(fā)光波長808nm單管半導(dǎo)體激光器5、6、7出射的三路光經(jīng)過快軸準(zhǔn)直鏡8和慢軸準(zhǔn)直鏡9準(zhǔn)直后，入射到相應(yīng)的三個反射鏡10上；步驟二:經(jīng)反射鏡10反射的準(zhǔn)直光束入射到透射式體布拉格柵VBGll上，部分光被透射式體布拉格柵VBGll反饋，調(diào)整透射式體布拉格柵VBGll使得其中一路光束沿原路返回來并再次經(jīng)過反射鏡10，反射回半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)并進(jìn)入該光束原先的單管半導(dǎo)體激光器5腔內(nèi)，形成單管半導(dǎo)體激光器5的腔外反饋系統(tǒng)；步驟三:單管激光器6發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直后，經(jīng)相對應(yīng)的反射鏡10反射的第二束準(zhǔn)直光束入射到透射式體布拉格柵VBGll上，調(diào)整單管激光器6使得光束依次經(jīng)過相對應(yīng)的反射鏡10、慢軸準(zhǔn)直鏡9、快軸準(zhǔn)直鏡8、，最終反饋回單管半導(dǎo)體激光器6腔內(nèi)，形成單管半導(dǎo)體激光器6的腔外反饋系統(tǒng)；步驟四:單管激光器7發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)，經(jīng)相應(yīng)的反射鏡10反射的準(zhǔn)直光束入射到透射式體布拉格柵VBGll上，調(diào)整單管激光器7使得光束依次經(jīng)過反射鏡10、慢軸準(zhǔn)直鏡9、快軸準(zhǔn)直鏡8，最終反饋回單管半導(dǎo)體激光器7腔內(nèi)，形成單管半導(dǎo)體激光器7的腔外反饋系統(tǒng)；步驟五:單管半導(dǎo)體激光器5、6、7入射到透射式體布拉格柵(VBG) 11形成的透射光部分均透射輸出經(jīng)共同聚焦后耦合入光纖4中，最終由光纖4輸出窄光譜高功率激光。圖3中給采用實(shí)施例2的耦合方法獲得的光譜信息。從圖中可以看出，采用本實(shí)用新型的方法制備的外腔式多巴條半導(dǎo)體激光器的光譜得到明細(xì)窄化。
權(quán)利要求1.窄光譜高功率半導(dǎo)體激光器耦合裝置，其特征在于:包括依次設(shè)置的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)、光束原路反饋系統(tǒng)、聚焦透鏡以及輸出光纖； 所述半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)由多個安裝有快軸準(zhǔn)直鏡的半導(dǎo)體激光器或者由多個安裝有快軸及慢軸準(zhǔn)直鏡的半導(dǎo)體激光器組成； 所述光束原路反饋系統(tǒng)包括沿激光出射方向依次設(shè)置的反射鏡組以及位置可調(diào)的透射式體布拉格柵；所述反射鏡組是由與所述多個半導(dǎo)體激光器一一對應(yīng)的處于不同入射光路上的多個反射鏡組成，所述多個反射鏡或多個半導(dǎo)體激光器的位置可調(diào)；所有反射鏡將來自相應(yīng)半導(dǎo)體激光器的出射光反射后均入射至透射式體布拉格柵，形成透射光部分和反射光部分；聚焦透鏡置于透射式體布拉格柵輸出面端，對經(jīng)透射式體布拉格柵透射輸出的光進(jìn)行聚焦；光纖置于聚焦透鏡光輸出端，對聚焦透鏡輸出的光進(jìn)行光纖I禹合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄光譜高功率半導(dǎo)體激光器耦合裝置，其特征在于:所述多個半導(dǎo)體激光器，是多個單發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器或多個多發(fā)光單元半導(dǎo)體激光器，或者兩者的結(jié)合。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高功率半導(dǎo)體激光器整形裝置及方法，該裝置特征在于包括依次設(shè)置的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)、光束原路反饋系統(tǒng)、聚焦透鏡以及輸出光纖,半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)由多個安裝有快軸準(zhǔn)直鏡的半導(dǎo)體激光器或者由多個安裝有快軸及慢軸準(zhǔn)直鏡的半導(dǎo)體激光器組成,光束原路反饋系統(tǒng)包括沿激光出射方向依次設(shè)置的反射鏡組以及位置可調(diào)的透射式體布拉格柵(VBG),聚焦透鏡置于透射式體布拉格柵輸出面端，對經(jīng)透射式體布拉格柵透射輸出的光進(jìn)行聚焦,光纖置于聚焦透鏡光輸出端，對聚焦透鏡輸出的光進(jìn)行光纖耦合。該實(shí)用新型具有功率可擴(kuò)展性的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G02B27/10GK203071399SQ201220747610
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者蔡萬紹, 劉興勝 申請人:西安炬光科技有限公司