一種遠(yuǎn)距離勻化光斑的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體激光器技術(shù)領(lǐng)域,具體設(shè)及一種遠(yuǎn)距離勻化光斑的半導(dǎo)體 激光器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體激光器具有體積小、重量輕、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、功耗低的優(yōu)點(diǎn),目前已 經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,比如累浦,醫(yī)療W及工業(yè)加工領(lǐng)域。但是當(dāng)前半導(dǎo)體激 光器的推廣應(yīng)用會(huì)受到其光束質(zhì)量的制約,所W提高半導(dǎo)體激光器的輸出光斑均勻度、亮 度和功率為當(dāng)下重要的研究方向。
[0003] 半導(dǎo)體激光器由于發(fā)散角大,中屯、位置光束疊加比邊緣位置疊加強(qiáng),導(dǎo)致輸出光 斑能量呈高斯分布,光斑不均勻。為了解決大發(fā)散角引起的光斑不均問(wèn)題,目前可通過(guò)加入 微型透鏡對(duì)半導(dǎo)體激光器的發(fā)散角進(jìn)行控制和壓縮,但是運(yùn)種方法僅在近距離光斑的應(yīng)用 中有較好的效果,在遠(yuǎn)距離的光斑應(yīng)用中,輸出光斑能量分布仍為高斯分布,不滿(mǎn)足均勻光 斑的應(yīng)用需求。
[0004] 中國(guó)專(zhuān)利201520078168. 4提出了將多個(gè)半導(dǎo)體激光器呈一定角度擺放的方法來(lái) 提高疊加光斑的均勻性,但是運(yùn)種方法僅適用于近距離光斑的勻化,在遠(yuǎn)距離的應(yīng)用中不 僅沒(méi)有改善高斯分布的不均勻型,甚至得到均勻性更差的光斑。
[0005] 因此,受半導(dǎo)體激光器的發(fā)散角影響,現(xiàn)有的技術(shù)方案無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的均勻光 斑。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型提出一種遠(yuǎn)距離勻化光斑的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng),能夠簡(jiǎn)便、有效地實(shí) 現(xiàn)遠(yuǎn)距離大功率均勻光斑。
[0007] 本發(fā)明的方案如下:
[0008] -種遠(yuǎn)距離勻化光斑的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng),包括半導(dǎo)體激光器A和半導(dǎo)體激光器 組B,W及沿半導(dǎo)體激光器A和半導(dǎo)體激光器組B的出光方向上依次設(shè)置的微透鏡和整形鏡 組。
[0009] 所述的半導(dǎo)體激光器組B包括至少2個(gè)半導(dǎo)體激光器,且個(gè)數(shù)為偶數(shù),半導(dǎo)體激光 器組B中的半導(dǎo)體激光器沿半導(dǎo)體激光器A的快軸方向?qū)ΨQ(chēng)設(shè)置于半導(dǎo)體激光器A的兩側(cè) (即在半導(dǎo)體激光器A快軸方向上至少各有1個(gè)半導(dǎo)體激光器組B中的半導(dǎo)體激光器,對(duì)稱(chēng) 位置上的半導(dǎo)體激光器組B中的半導(dǎo)體激光器參數(shù)相同);所述的半導(dǎo)體激光器組B中的半 導(dǎo)體激光器的發(fā)散角均小于半導(dǎo)體激光器A的發(fā)散角,并且其發(fā)散角隨著遠(yuǎn)離半導(dǎo)體激光 器A而依次減小。
[0010] 所述的微透鏡為D型透鏡,用于調(diào)整半導(dǎo)體激光器A和半導(dǎo)體激光器組B發(fā)出的 激光光束的發(fā)散角度。
[0011] 所述的整形鏡組為非球面柱面鏡或負(fù)透鏡,用于勻化半導(dǎo)體激光器A和半導(dǎo)體激 光器組B慢軸方向的光斑;非球面柱面鏡包括入射面和出射面,其中入射面為中間為凹面、 兩側(cè)為凸面的結(jié)構(gòu),出射面為平面,用于將激光光束中間能量較強(qiáng)的部分發(fā)散,兩側(cè)能量較 弱的部分聚焦。
[0012] 所述的半導(dǎo)體激光器A為半導(dǎo)體激光器疊陣,包括n個(gè)半導(dǎo)體激光器己條(即己 條),n為自然數(shù)且n> 2 ;所述的半導(dǎo)體激光器組B中的半導(dǎo)體激光器為半導(dǎo)體激光器疊 陣,每個(gè)半導(dǎo)體激光器包括的半導(dǎo)體激光器己條個(gè)數(shù)均滿(mǎn)足W下關(guān)系:
[0013]
,N為半導(dǎo)體激光器組B中任意一個(gè)半導(dǎo)體激光器的己條個(gè)數(shù);
[0014] 半導(dǎo)體激光器組B中的每個(gè)半導(dǎo)體激光器距半導(dǎo)體激光器A的距離均滿(mǎn)足:
[0015]
/為半導(dǎo)體激光器組B中任意一個(gè)半導(dǎo)體激光器距半導(dǎo)體激光器A的距離。
[0016] 半導(dǎo)體激光器組B中的每個(gè)半導(dǎo)體激光器的發(fā)散角均滿(mǎn)足:
[0017]
巧為半導(dǎo)體激光器組B中任意一個(gè)半導(dǎo)體激光器的發(fā)散 角;
[0018] 其中,S為工作距離,H為工作平面的光斑直徑。
[0019] 需要說(shuō)明的是,上述公式是在半導(dǎo)體激光器A和半導(dǎo)體激光器組B中的半導(dǎo)體激 光器視為點(diǎn)光源的條件下得出的,并且半導(dǎo)體激光器組B中的半導(dǎo)體激光器在半導(dǎo)體激光 器A的快軸方向同一側(cè)的多個(gè)半導(dǎo)體激光器參數(shù)是不同的,半導(dǎo)體激光器組B中的半導(dǎo)體 激光器隨著遠(yuǎn)離半導(dǎo)體激光器A,其發(fā)散角依次減小,所包含的己條個(gè)數(shù)依次增加。
[0020] 為了得到最優(yōu)的效果,對(duì)半導(dǎo)體激光器組B中的每個(gè)半導(dǎo)體激光器包括的己條個(gè) 數(shù)做進(jìn)一步限定,此時(shí)可W在遠(yuǎn)距離工作平面得到均勻度較高的光斑:
[0021]
N為自然數(shù)。
[0022] 所述的半導(dǎo)體激光器A可W為一個(gè)半導(dǎo)體激光器疊陣,也可W為多個(gè)半導(dǎo)體激光 器疊陣沿快軸方向依次排列。
[0023] 本實(shí)用新型具有W下有益效果:
[0024] 1)采用了本實(shí)用新型的遠(yuǎn)距離勻化光斑的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)可W實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)距離 工作平面的均勻光斑,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,不需要增加復(fù)雜的光學(xué)整形裝置,提高了系統(tǒng)的效率 和可靠性,節(jié)省了成本。
[00巧]2)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng),可通過(guò)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器B的參數(shù) 來(lái)實(shí)現(xiàn)不用的應(yīng)用場(chǎng)合,在工程應(yīng)用中靈活度高。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本實(shí)用新型的遠(yuǎn)距離勻化光斑的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的光路原理圖。
[0027] 圖2為本實(shí)用新型的遠(yuǎn)距離勻化光斑的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)。
[0028] 圖3為本實(shí)用新型的遠(yuǎn)距離勻化光斑的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)慢軸光斑勻化示意圖。
[0029] 圖4為本實(shí)用新型的遠(yuǎn)距離勻化光斑的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的實(shí)施例一。
[0030] 圖5a為本實(shí)用新型的遠(yuǎn)距離勻化光斑的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的實(shí)施例二。
[0031] 圖化為實(shí)施例二在遠(yuǎn)距離工作平面的光斑的光強(qiáng)分布示意圖。
[0032] 附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:1為半導(dǎo)體激光器A,2為半導(dǎo)體激光器組B,3為遠(yuǎn)距離工作平面, 4為半導(dǎo)體激光器A在遠(yuǎn)距離工作平面的光強(qiáng)分布,5為半導(dǎo)體激光器B在遠(yuǎn)距離工作平面 的光強(qiáng)分布,6為經(jīng)過(guò)光強(qiáng)補(bǔ)償后的均勻光斑,7為微透鏡,8為整形透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 圖1為本實(shí)用新型的遠(yuǎn)距離勻化光斑的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的光路原理圖。沿半導(dǎo) 體激光器A1的快軸方向設(shè)置半導(dǎo)體激光器組B2,所述的半導(dǎo)體激光器組B2中包括至 少2個(gè)半導(dǎo)體激光器且個(gè)數(shù)為偶數(shù);半導(dǎo)體激光器組B2中的半導(dǎo)體激光器沿半導(dǎo)體激光 器A1的快軸方向?qū)ΨQ(chēng)設(shè)置在半導(dǎo)體激光器A1的兩側(cè),半導(dǎo)體激光器組B2中的半導(dǎo)體 激光器的發(fā)散角均小于半導(dǎo)體激光器A1的發(fā)散角且半導(dǎo)體激光器組B2中的半導(dǎo)體激光 器的發(fā)散角隨遠(yuǎn)離半導(dǎo)體激光器A1而減小。參考圖1中的半導(dǎo)體激光器組B和半導(dǎo)體激 光器A在遠(yuǎn)距離