一種半導體激光器的快慢軸光束質(zhì)量勻化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是激光器技術領域，尤其是一種半導體激光器的快慢軸光束質(zhì)量勻化裝置。
【背景技術】
[0002]由于半導體激光器具有電光轉(zhuǎn)換效率高、可靠性好、小型化等優(yōu)點，在激光泵浦源和直接應用等方面均得到迅速發(fā)展及廣泛應用，特別是作為固體激光器和光纖激光器的泵浦源，推動了全固態(tài)激光器的快速發(fā)展。高亮度、高功率的半導體激光器泵浦源是光纖激光器和固體激光器實現(xiàn)高效率、高功率輸出的重要基礎條件。
[0003]半導體激光器具有不對稱分布的輸出光場。半導體激光器在垂直于PN結的方向(快軸方向)上呈現(xiàn)30° ~70°的高發(fā)散角，但發(fā)光區(qū)僅Iym寬，光束質(zhì)量達到衍射極限；在平行于PN結的方向(慢軸方向)上雖只有10°左右的發(fā)散角，但發(fā)光區(qū)具有10ym左右的長度，而且各發(fā)光區(qū)之間存在間距，相當于許多發(fā)光區(qū)斷續(xù)排列成線光源，光束質(zhì)量極差，快軸和慢軸方向的光束質(zhì)量相差成百倍。這樣快慢軸光束質(zhì)量極不對稱的光束無法通過聚焦系統(tǒng)將光束聚焦為尺寸對稱具有一定焦深的焦斑。
[0004]因此改善半導體激光器快慢軸的光束質(zhì)量差異，勻化快慢軸方向的光束質(zhì)量，使得半導體激光光束能夠聚焦為尺寸對稱的焦斑耦合進入光纖輸出，是半導體激光光纖耦合模塊實現(xiàn)高亮度、高功率和高可靠性輸出的一項關鍵技術。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的，就是針對現(xiàn)有技術所存在的不足，而提供一種半導體激光器的快慢軸光束質(zhì)量勻化裝置的技術方案，該方案基于光束全反射原理，利用直角棱鏡空間組合作為光束旋轉(zhuǎn)器件，采用柱面透鏡組作為Y方向準直，兩片式柱面縮束鏡作為X方向縮束器件，在不引入各發(fā)光點光程差的前提下，可實現(xiàn)半導體激光器的快慢軸光束質(zhì)量勻化整形。該發(fā)明具有光束旋轉(zhuǎn)無像差，不改變光束前進方向，整形系統(tǒng)裝調(diào)簡單易行等特點?；谠摪l(fā)明研制的半導體激光高亮度光纖耦合輸出光源可應用在泵浦光纖激光器、醫(yī)療及工業(yè)加工等眾多領域。
[0006]本方案是通過如下技術措施來實現(xiàn)的:一種半導體激光器的快慢軸光束質(zhì)量勻化裝置，其特征是:包括有半導體激光器芯片、快軸準直透鏡、直角棱鏡組、柱面透鏡組和兩片式柱面縮束鏡；半導體激光器芯片發(fā)射的激光束依次穿過快軸準直透鏡、直角棱鏡組、柱面透鏡組和兩片式柱面縮束鏡后輸出。
[0007]作為本方案的優(yōu)選:直角棱鏡組包括有直角棱鏡A、直角棱鏡B和直角棱鏡C，激光束穿過快軸準直透鏡后射入直角棱鏡A，然后依次經(jīng)過直角棱鏡A的斜面、直角棱鏡B斜面和直角棱鏡C的斜面反射后射入柱面透鏡組。
[0008]作為本方案的優(yōu)選:直角棱鏡A、直角棱鏡B和直角棱鏡C的截面形狀均為等腰直角三角形。
[0009]作為本方案的優(yōu)選:直角棱鏡A的直角邊長度等于快軸準直后各發(fā)光點Y軸方向光斑寬度，其誤差不超過±2 μπι;直角棱鏡A的高度等于半導體激光器芯片上各發(fā)光點之間的距離，其誤差不超過±5μπι。
[0010]作為本方案的優(yōu)選:直角棱鏡B和C的直角邊長度等于半導體激光器芯片上各發(fā)光點之間距離的一半，其誤差不超過± 1ym ;45°直角棱鏡B和C的高度應等于快軸準直后各發(fā)光點Y軸方向光斑寬度，其誤差不超過±2 μπι。
[0011]作為本方案的優(yōu)選:直角棱鏡Α、Β和C通過UV膠水固定；直角棱鏡A和B重合面的誤差在X方向小于100 μ??，在Z方向小于100 μ?? ;直角棱鏡A和C重合面的誤差在X方向小于100 μ m，在Z方向小于100 μ m。
[0012]作為本方案的優(yōu)選:半導體激光器的每個發(fā)光點對應一組直角棱鏡組；所述直角棱鏡組入射面與半導體激光器的出光面平行，平行度誤差小于± Imrad ;所述半導體激光器每個的發(fā)光點到各自對應的直角棱鏡組的入射面在出光方向的距離相等，應保證各發(fā)光點的距離誤差小于±5 μπι。
[0013]作為本方案的優(yōu)選:半導體激光器的發(fā)光區(qū)位于柱面透鏡的背焦距處，其誤差小于 ±50 μm0
[0014]作為本方案的優(yōu)選:兩片式縮束鏡包括有平凸柱面鏡和平凹柱面鏡，平凸柱面鏡和平凹柱面鏡的焦距比值等于光斑X方向和Y方向的長度比值。
[0015]作為本方案的優(yōu)選:平凹柱面鏡的物方焦點和平凸柱面鏡的像方焦點重合，其誤差小于±50 μ m。
[0016]本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，由于在該方案中半導體激光光束的旋轉(zhuǎn)是基于全反射原理，利用直角棱鏡組作為光束旋轉(zhuǎn)器件，不會引入像差造成光斑傾斜，經(jīng)過整形系統(tǒng)后，光束變?yōu)榱税l(fā)散角和尺寸各向?qū)ΨQ的均勻光斑，整形后的光束傳播方向不發(fā)生改變，不會引入各發(fā)光點的光程差，而且整形裝置結構簡單，整形元件加工容易O
[0017]由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有實質(zhì)性特點和進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明【具體實施方式】的結構示意圖。
[0019]圖2為直角棱鏡組的結構示意圖。
[0020]圖3為兩片式柱面縮束鏡的光路縮束示意圖。
[0021]圖4為整形光斑的形狀示意圖。
[0022]圖5為多個直角棱鏡組組成的陣列的結構示意圖。
[0023]圖中，I為半導體激光器，2為快軸準直透鏡，3為直角棱鏡組，4為柱面透鏡組，5為平凸柱面鏡，6為平凹柱面鏡，7為直角棱鏡A，8為直角棱鏡B，9為直角棱鏡C，11為經(jīng)過快軸準直透鏡后的光斑，12為經(jīng)過直角棱鏡組的光斑，13為經(jīng)過X方向縮束的光斑。
【具體實施方式】
[0024]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0025]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0026]實施例:
選取半導體激光器包含5個發(fā)光點，每個發(fā)光點快軸發(fā)光區(qū)尺寸