多色半導(dǎo)體激光器合束裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，包括多個(gè)相互并聯(lián)的具有不同波長的半導(dǎo)體激光器；多個(gè)相互并聯(lián)的光束偏振改良裝置，所述光束偏振改良裝置分別位于相對應(yīng)的所述半導(dǎo)體激光器的輸出光路上；一用于合束的合束鏡組，所述合束鏡組的輸入端位于所述光束偏振改良裝置的輸出光路上，所述合束鏡組的輸出端與一補(bǔ)償鏡組在同一光路上。本發(fā)明提供了一種多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，能夠有效地控制多色半導(dǎo)體激光器合束的噪聲的增加量和保證合束后的光束的偏振性能，并且具有低成本、易組裝調(diào)節(jié)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】多色半導(dǎo)體激光器合束裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域，尤其涉及一種多色半導(dǎo)體激光器合束裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于半導(dǎo)體激光器具有效率高、體積小、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因此采用半導(dǎo)體激光器合束的模塊在激光醫(yī)療、激光檢測與測量、儀器儀表等方面具有廣泛的應(yīng)用。目前，用于半導(dǎo)體激光器合束主要有以下三種方式:1)在自由空間上通過合束器件將兩束或者多束激光合束；2)通過波導(dǎo)器件將兩束或者多束激光合束；3)通過光纖熔接將兩束或者多束激光合束。
[0003]在自由空間上通過合束器件將兩束或者多束激光合束，該方法應(yīng)用最為普遍，相對工藝簡單，成本低廉；但是，對于噪聲要求高的應(yīng)用，沒有實(shí)施的優(yōu)勢，并且，合束后的每個(gè)通道的干擾不能有效的降低，不便于在其中加入監(jiān)控或者反饋的元件。
[0004]通過波導(dǎo)器件將兩束或者多束激光合束，該方法也具有廣泛的應(yīng)用，結(jié)構(gòu)簡單，但是工藝要求高，相對于自由空間上通過合束器件合束沒有成本優(yōu)勢，并且，每個(gè)通道的干擾嚴(yán)重，要想保證輸出光束的偏振特性需要特殊的工藝。在對噪聲參數(shù)敏感和高保偏性能的應(yīng)用中沒有成本優(yōu)勢。
[0005]通過光纖熔接將兩束或者多束激光合束，目前在許多的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，但是每次多為兩根光纖的熔接，如果是多束光束的合束，操作復(fù)雜，并且不能保證很高的成品率。和上述兩種方法類似，在對噪聲參數(shù)敏感和高保偏性能的應(yīng)用中也沒有成本優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種多色半導(dǎo)體激光器合束
>J-U裝直。
[0007]本發(fā)明的目的將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):
一種多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，包括多個(gè)相互并聯(lián)的具有不同波長的半導(dǎo)體激光器；多個(gè)相互并聯(lián)的光束偏振改良裝置，防止光束的相同偏振部分的反饋，以降低由此而產(chǎn)生的光束噪聲的增加，所述光束偏振改良裝置分別位于相對應(yīng)的所述半導(dǎo)體激光器的輸出光路上；一用于合束的合束鏡組，所述合束鏡組的輸入端位于所述光束偏振改良裝置的輸出光路上，所述合束鏡組的輸出端與一補(bǔ)償鏡組在同一光路上，補(bǔ)償鏡組用于補(bǔ)償不同波長而產(chǎn)生的色差，其和合束鏡組共同作用，既達(dá)到了合束的目的，又減少了因?yàn)楣馐亩斐傻牟煌ㄩL的彼此通道之間的相互干擾，以及對其他通道的反饋信號的干擾而造成的功率的不穩(wěn)定與噪聲。
[0008]優(yōu)選的，上述的多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其中:每個(gè)所述半導(dǎo)體激光器分別固定在一多維度調(diào)整支架上。
[0009]優(yōu)選的，上述的多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其中:所述半導(dǎo)體激光器為經(jīng)過準(zhǔn)直的半導(dǎo)體激光器，或者為通過與一準(zhǔn)直器光纖耦合的半導(dǎo)體激光器。[0010]優(yōu)選的，上述的多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其中:每個(gè)所述光束偏振改良裝置分別包括一偏振分光鏡和一四分之一波片，所述四分之一波片與經(jīng)過相對應(yīng)的所述偏振分光鏡的光的波長相匹配，前者用于提高光束的偏振性能，后者用于改變光束的偏振性能，從而防止光束的相同偏振部分的反饋以降低由此而產(chǎn)生的光束噪聲的增加，大大地提升了合束結(jié)構(gòu)性能。
[0011]優(yōu)選的，上述的多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其中:所述合束鏡組包括全反鏡和合束鏡。
[0012]優(yōu)選的，上述的多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其中:所述全反鏡和合束鏡分別固定在基材上，所述基材為在_50°C?100°C范圍的平均線膨脹系數(shù)低于1.5X10_6 / °C的含鎳36%的鐵基低熱膨脹合金或者銦鋼材料。
[0013]優(yōu)選的，上述的多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其中:所述全反鏡和合束鏡固定在所述基材的在應(yīng)用的溫度范圍內(nèi)因溫度變化而產(chǎn)生的形變最小方向上，有效的降低了因?yàn)闇囟茸兓斐傻暮鲜阅芟陆档那闆r。
[0014]優(yōu)選的，上述的多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其中:包括相互并聯(lián)的具有不同波長的第一半導(dǎo)體激光器、第二半導(dǎo)體激光器和第三半導(dǎo)體激光器；分別與所述第一半導(dǎo)體激光器、第二半導(dǎo)體激光器和第三半導(dǎo)體激光器相對應(yīng)的第一光束偏振改良裝置、第二光束偏振改良裝置和第三光束偏振改良裝置；所述合束鏡組包括第一全反鏡，第二全反鏡，第一合束鏡和第二合束鏡；所述第一半導(dǎo)體激光器發(fā)出的第一激光光束通過第一光束偏振改良裝置后，經(jīng)第一全反鏡反射后傳輸?shù)降谝缓鲜R，被第一合束鏡反射后入射到所述補(bǔ)償鏡組，所述第二半導(dǎo)體激光器發(fā)出的第二激光光束通過第二光束偏振改良裝置后，經(jīng)第二全反鏡反射后傳輸?shù)降诙鲜R，被第二合束鏡反射后傳輸?shù)降谝缓鲜R，穿過第一合束鏡后入射到所述補(bǔ)償鏡組，所述第三半導(dǎo)體激光器發(fā)出的第三激光光束通過第三光束偏振改良裝置后，依次穿過第二合束鏡和第一合束鏡后入射到所述補(bǔ)償鏡組；入射所述補(bǔ)償鏡組的第一激光光束，第二激光光束和第三激光光束為非同心的，所述補(bǔ)償鏡組將第一激光光束，第二激光光束和第三激光光束的光路重合。
[0015]本發(fā)明的突出效果為:本發(fā)明提供了一種多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，能夠有效地控制多色半導(dǎo)體激光器合束的噪聲的增加量和保證合束后的光束的偏振性能，并且具有低成本、易組裝調(diào)節(jié)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
[0016]以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種多色半導(dǎo)體激光器合束裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2a為本發(fā)明實(shí)施例的多色半導(dǎo)體激光器的一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2b為本發(fā)明實(shí)施例的多色半導(dǎo)體激光器的另一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器及多維度調(diào)整支架的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例的補(bǔ)償鏡裝置的光路圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例的原理示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例:
本實(shí)施例的一種多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，如圖1所示，包括相互并聯(lián)的具有不同波長的第一半導(dǎo)體激光器101、第二半導(dǎo)體激光器102和第三半導(dǎo)體激光器103 ;分別與第一半導(dǎo)體激光器101、第二半導(dǎo)體激光器102和第三半導(dǎo)體激光器103相對應(yīng)的相互并聯(lián)的第一光束偏振改良裝置21、第二光束偏振改良裝置22和第三光束偏振改良裝置23，防止光束的相同偏振部分的反饋，以降低由此而產(chǎn)生的光束噪聲的增加，光束偏振改良裝置2分別位于相對應(yīng)的半導(dǎo)體激光器I的輸出光路上。用于合束的合束鏡組3，合束鏡組3的輸入端位于光束偏振改良裝置2的輸出光路上,合束鏡組3的輸出端與補(bǔ)償鏡組4在同一光路上，補(bǔ)償鏡組4用于補(bǔ)償不同波長而產(chǎn)生的色差，其和合束鏡組3共同作用，既達(dá)到了合束的目的，又減少了因?yàn)楣馐亩斐傻牟煌ㄩL的彼此通道之間的相互干擾，以及對其他通道的反饋信號的干擾而造成的功率的不穩(wěn)定與噪聲。合束鏡組3中的全反鏡和合束鏡分別固定在溫度變形系數(shù)較小的基材上，基材為在_50°C?100°C范圍的平均線膨脹系數(shù)低于1.5X10_6 / °C的含鎳36%的鐵基低熱膨脹合金或者銦鋼材料。并且應(yīng)用了溫度補(bǔ)償?shù)慕M裝方案，全反鏡和合束鏡分別固定在基材的，根據(jù)基材的平均線膨脹系數(shù)，基于有限元分析的模擬，在應(yīng)用的溫度范圍內(nèi)因溫度變化而產(chǎn)生的形變最小方向上，有效的降低了因?yàn)闇囟茸兓斐傻暮鲜阅芟陆档那闆r合束鏡組3包括第一全反鏡301，第二全反鏡302，第一合束鏡303和第二合束鏡304 ;第一半導(dǎo)體激光器101發(fā)出的第一激光光束通過第一光束偏振改良裝置21后,經(jīng)第一全反鏡301反射后傳輸?shù)降谝缓鲜R303,被第一合束鏡303反射后入射到補(bǔ)償鏡組4，第二半導(dǎo)體激光器102發(fā)出的第二激光光束通過第二光束偏振改良裝置22后，經(jīng)第二全反鏡302反射后傳輸?shù)降诙鲜R304，被第二合束鏡304反射后傳輸?shù)降谝缓鲜R303，穿過第一合束鏡303后入射到補(bǔ)償鏡組4，第三半導(dǎo)體激光器103發(fā)出的第三激光光束通過第三光束偏振改良裝置23后，依次穿過第二合束鏡304和第一合束鏡303后入射到補(bǔ)償鏡組4。如圖4所示，補(bǔ)償鏡組4包括第一補(bǔ)償鏡401和第二補(bǔ)償鏡402，入射第一補(bǔ)償鏡401的第一激光光束11，第二激光光束12和第三激光光束13為非同心的，這樣有效的降低了其他通道的入射、反射、散射的激光對其他通道的影響。補(bǔ)償鏡組4將第一激光光束11，第二激光光束12和第三激光光束13的光路重合。
[0019]如圖2a所示，半導(dǎo)體激光器I可以為經(jīng)過準(zhǔn)直的半導(dǎo)體激光器，或者如圖2b所示，半導(dǎo)體激光器I也可以為通過與準(zhǔn)直器5光纖耦合的半導(dǎo)體激光器。
[0020]如圖1所示，第一半導(dǎo)體激光器101、第二半導(dǎo)體激光器102和第三半導(dǎo)體激光器103分別固定在各自的多維度調(diào)整支架104上。如圖3所示，為半導(dǎo)體激光器I和多維度調(diào)整支架104的組裝裝置，其優(yōu)點(diǎn)是不僅可以精確地在上下俯仰和左右俯仰方向的調(diào)節(jié)，而且還可以利用腰孔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行上下和左右的位移的調(diào)節(jié)，并且用三個(gè)螺絲進(jìn)行拉力固定，三個(gè)螺絲進(jìn)行張力固定，便于調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保證了多色半導(dǎo)體激光器I的合束的可靠性倉泛。
[0021]如圖1所示，光束偏振改良裝置2分別包括偏振分光鏡201和四分之一波片202，四分之一波片202與經(jīng)過相對應(yīng)的偏振分光鏡201的光的波長相匹配，前者用于提高光束的偏振性能，后者用于改變光束的偏振性能，從而防止光束的相同偏振部分的反饋以降低由此而產(chǎn)生的光束噪聲的增加，大大地提升了合束結(jié)構(gòu)性能。[0022]本實(shí)施例的原理，如圖5所示，當(dāng)需要合束的兩束不同波長的光束a和光束b經(jīng)過第一合束鏡303和第一補(bǔ)償鏡401時(shí)，因?yàn)椴ㄩL不同,光束a和光束b在相同的介質(zhì)中具有不同的折射率，經(jīng)過第一補(bǔ)償鏡401合束后，可以推斷在第一合束鏡303上的SI面上的交匯點(diǎn)不是一個(gè)(光束a和光束b在第一合束鏡303和第一補(bǔ)償鏡401之間不是同心的，具有一定的距離)，這樣可以在SI面上針對合束的不同波長鍍不同的膜層，如針對光束a在第一合束鏡303上的SI面上的交匯點(diǎn)鍍適當(dāng)?shù)哪?，針對光束b在第一合束鏡303上的SI面上的交匯點(diǎn)鍍適當(dāng)?shù)哪?，在第一合束鏡303上的SI面上不同的部分鍍對應(yīng)的合束波長不同的膜層，同理第一補(bǔ)償鏡401上的S2面上的鍍膜也具有與第一合束鏡303上的SI面的鍍膜相似的結(jié)構(gòu)。這樣既能保證合束的要求，又能夠降低不同波長的雜散光對其他波長的光束的影響，同時(shí)，減小了第一合束鏡303上的SI面上單個(gè)部分的鍍膜對于激光器噪聲增加的影響。同理，此結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要進(jìn)行合束的不同波長(三個(gè)波長或者更多波長)的光束進(jìn)行拓展，進(jìn)行拓展的結(jié)構(gòu)也屬于本專利保護(hù)的范圍。
[0023]本實(shí)施例的一種多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，能夠有效地控制多色半導(dǎo)體激光器合束的噪聲的增加量和保證合束后的光束的偏振性能，并且具有低成本、易組裝調(diào)節(jié)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
[0024]本發(fā)明尚有多種實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其特征在于:包括多個(gè)相互并聯(lián)的具有不同波長的半導(dǎo)體激光器；多個(gè)相互并聯(lián)的光束偏振改良裝置，所述光束偏振改良裝置分別位于相對應(yīng)的所述半導(dǎo)體激光器的輸出光路上；一用于合束的合束鏡組，所述合束鏡組的輸入端位于所述光束偏振改良裝置的輸出光路上，所述合束鏡組的輸出端與一補(bǔ)償鏡組在同一光路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其特征在于:每個(gè)所述半導(dǎo)體激光器分別固定在一多維度調(diào)整支架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其特征在于:所述半導(dǎo)體激光器為經(jīng)過準(zhǔn)直的半導(dǎo)體激光器，或者為通過與一準(zhǔn)直器光纖耦合的半導(dǎo)體激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其特征在于:每個(gè)所述光束偏振改良裝置分別包括一偏振分光鏡和一四分之一波片，所述四分之一波片與經(jīng)過相對應(yīng)的所述偏振分光鏡的光的波長相匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其特征在于:所述合束鏡組包括全反鏡和合束鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其特征在于:所述全反鏡和合束鏡分別固定在基材上，所述基材為在_50°C?100°C范圍的平均線膨脹系數(shù)低于1.5X 10_6 / °C的含鎳36%的鐵基低熱膨脹合金或者銦鋼材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其特征在于:所述全反鏡和合束鏡固定在所述基材的在應(yīng)用的溫度范圍內(nèi)因溫度變化而產(chǎn)生的形變最小方向上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多色半導(dǎo)體激光器合束裝置，其特征在于:包括相互并聯(lián)的具有不同波長的第一半導(dǎo)體激光器、第二半導(dǎo)體激光器和第三半導(dǎo)體激光器；分別與所述第一半導(dǎo)體激光器、第二半導(dǎo)體激光器和第三半導(dǎo)體激光器相對應(yīng)的第一光束偏振改良裝置、第二光束偏振改良裝置和第三光束偏振改良裝置；所述合束鏡組包括第一全反鏡，第二全反鏡，第一合束鏡和第二合束鏡；所述第一半導(dǎo)體激光器發(fā)出的第一激光光束通過第一光束偏振改良裝置后，經(jīng)第一全反鏡反射后傳輸?shù)降谝缓鲜R，被第一合束鏡反射后入射到所述補(bǔ)償鏡組，所述第二半導(dǎo)體激光器發(fā)出的第二激光光束通過第二光束偏振改良裝置后，經(jīng)第二全反鏡反射后傳輸?shù)降诙鲜R，被第二合束鏡反射后傳輸?shù)降谝缓鲜R，穿過第一合束鏡后入射到所述補(bǔ)償鏡組，所述第三半導(dǎo)體激光器發(fā)出的第三激光光束通過第三光束偏振改良裝置后，依次穿過第二合束鏡和第一合束鏡后入射到所述補(bǔ)償鏡組；入射所述補(bǔ)償鏡組的第一激光光束，第二激光光束和第三激光光束為非同心的，所述補(bǔ)償鏡組將第一激光光束，第二激光光束和第三激光光束的光路重合。
【文檔編號】G02B27/28GK103762502SQ201310748945
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】朱金通, 季朝華, 宮廣彪, 倪秀付 申請人:維林光電(蘇州)有限公司