一種高功率半導(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，具體涉及一種高功率半導(dǎo)體激光器面陣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高功率半導(dǎo)體激光器具有體積小、重量輕、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為新世紀(jì)發(fā)展快、成果多、學(xué)科滲透廣、應(yīng)用范圍大的核心器件，已廣泛用于激光加工、激光醫(yī)療、激光顯示及科學(xué)研究領(lǐng)域。
[0003]在激光脫毛應(yīng)用中常會(huì)將多個(gè)半導(dǎo)體激光器平行排列組合使用來(lái)實(shí)現(xiàn)大光斑的半導(dǎo)體激光光源，當(dāng)多個(gè)半導(dǎo)體激光器排列使用時(shí)，所產(chǎn)生的疊加光斑中間會(huì)產(chǎn)生暗區(qū)(參考圖1，3為在工作平面2上產(chǎn)生的暗區(qū))，一方面是因?yàn)橄噜彽陌雽?dǎo)體激光器之間存在間隙，該間隙會(huì)導(dǎo)致光斑存在暗區(qū)；另一方面是因?yàn)榘雽?dǎo)體激光器發(fā)出的光斑的光強(qiáng)呈高斯分布，即光強(qiáng)從中心至四周依次遞減，會(huì)導(dǎo)致相鄰半導(dǎo)體激光器的光斑之間存在暗區(qū)。疊加光斑的暗區(qū)會(huì)影響光斑均勻性，限制了其在激光醫(yī)療領(lǐng)域、側(cè)泵和表面加工領(lǐng)域等對(duì)光斑均勻性要求較高的應(yīng)用中的推廣。目前，為了消除上述暗區(qū)對(duì)光斑質(zhì)量的影響，通?？梢圆捎霉鈱W(xué)整形的方法，在半導(dǎo)體激光器的出光方向上加合束鏡、棱鏡、擴(kuò)束鏡等來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光斑質(zhì)量的優(yōu)化，達(dá)到消除中間暗區(qū)的目的。此種方法增加了光學(xué)整形模塊，會(huì)使系統(tǒng)的體積較大，成本較高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種高功率半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，來(lái)消除相鄰半導(dǎo)體激光器平行排列組合使用時(shí)產(chǎn)生的光斑中間的暗區(qū)，優(yōu)化了光斑的均勻度。具體的技術(shù)方案為:
[0005]一種高功率半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)包括自下而上依次設(shè)置的下通水塊，半導(dǎo)體激光器模塊，上通水塊；所述半導(dǎo)體激光器模塊為多個(gè)半導(dǎo)體激光器依次水平排列，且相鄰的兩個(gè)半導(dǎo)體激光器呈V型擺放，上述相鄰的兩個(gè)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的兩束激光光束的中心光軸存在交點(diǎn)；所述的相鄰兩個(gè)半導(dǎo)體激光器陣擺放的V型角度Θ取值范圍為160° <θ<180°，使相鄰的兩個(gè)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光束在工作平面上形成的光斑有重疊區(qū)域，消除了由于相鄰半導(dǎo)體激光器的間隙導(dǎo)致的中間暗區(qū)。
[0006]所述的半導(dǎo)體激光器模塊中的半導(dǎo)體激光器為半導(dǎo)體激光器垂直疊陣，半導(dǎo)體激光器垂直疊陣由多個(gè)半導(dǎo)體激光器單元垂直堆疊而成。所述的半導(dǎo)體激光器單元包括制冷片和激光芯片，制冷片包括制冷片主體，所述的制冷片主體為片狀結(jié)構(gòu)，在制冷片主體的一端設(shè)有芯片安裝區(qū)，所述的激光芯片安裝在芯片安裝區(qū)。所述的制冷片材料為高導(dǎo)熱率的金屬材料。
[0007]所述的半導(dǎo)體激光器模塊中的多個(gè)半導(dǎo)體激光器的電連接方式為串聯(lián)連接。
[0008]所述的半導(dǎo)體激光器垂直疊陣可以為微通道液體制冷型半導(dǎo)體激光器垂直疊陣，也可以為宏通道液體制冷型半導(dǎo)體激光器垂直疊陣，所述的下通水塊內(nèi)和上通水塊內(nèi)均設(shè)有與半導(dǎo)體激光器垂直疊陣匹配的液體通道。微通道液體制冷型半導(dǎo)體激光器垂直疊陣與宏通道液體制冷型半導(dǎo)體激光器垂直疊陣的主要區(qū)別為制冷片結(jié)構(gòu)不同，微通道液體制冷型半導(dǎo)體激光器垂直疊陣使用質(zhì)量較高的去離子水做為制冷液，宏通道液體制冷型半導(dǎo)體激光器可以使用工業(yè)用自來(lái)水作為制冷液體。
[0009]所述的宏通道液體制冷型半導(dǎo)體激光器垂直疊陣中的半導(dǎo)體激光器單元采用宏通道型液體制冷片，所述的宏通道型液體制冷片為制冷片主體上分布有貫通制冷片上表面和下表面的通液孔，所述的相鄰的半導(dǎo)體激光器單元的制冷片的通液孔依次連通，構(gòu)成所述宏通道液體制冷型半導(dǎo)體激光器垂直疊陣的液體制冷通道，所述的制冷片的通液孔直徑為0.3毫米一3毫米。所述宏通道液體制冷型半導(dǎo)體激光器垂直疊陣的液體制冷通道與下通水塊的液體通道，以及上通水塊的液體通道連通。
[0010]所述的微通道液體制冷型半導(dǎo)體激光器垂直疊陣中的半導(dǎo)體激光器單元采用微通道型液體制冷片，所述的微通道型液體制冷片的制冷片主體上設(shè)置有入液孔和出液孔，且制冷片內(nèi)部分布有微小的液體制冷通道，所述的微小的液體制冷通道直徑為0.1毫米一I毫米。所述制冷片內(nèi)部微小的液體制冷通道與入液孔，出液孔相互連通；所述的多個(gè)半導(dǎo)體激光器單元的入液孔相互連通構(gòu)成微通道液體制冷型半導(dǎo)體激光器垂直疊陣的入液通道，出液孔相互連通構(gòu)成微通道液體制冷型半導(dǎo)體激光器垂直疊陣的出液通道，所述的入液通道，出液通道與下通水塊的液體通道，以及上通水塊的液體通道連通。
[0011]所述的半導(dǎo)體激光器模塊的兩側(cè)分別各設(shè)有一塊側(cè)板，用于固定半導(dǎo)體激光器模塊；所述的半導(dǎo)體激光器模塊的背部安裝有絕緣塊，絕緣塊上覆有正電極的引出電極和負(fù)電極的引出電極。
[0012]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1.本方案中的高功率半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可根據(jù)半導(dǎo)體激光器的慢軸發(fā)散角調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器面陣中的相鄰疊陣的擺放角度，相比增加了光學(xué)整形模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)消除暗區(qū)的方案，降低了成本；
[0014]2.本方案最終得到的光束質(zhì)量好，光斑均勻；
[0015]3.本方案的高功率半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)在激光醫(yī)療的應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)，尤其是激光脫毛的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)較小的光斑工作距離，并且減小的激光醫(yī)療儀器的體積。
【附圖說明】
[0016]圖1為平行排列的相鄰的半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的中間暗斑。
[0017]圖2為本方案的高功率半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖3為本方案中的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)消除中間暗區(qū)的原理圖。
[0019]圖4為本方案的高功率半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)中的半導(dǎo)體激光器擺放角度說明。
[0020]圖5為本方案的實(shí)施例。
[0021]附圖標(biāo)號(hào)說明:1為半導(dǎo)體激光器，2為激光光斑的工作平面，3為中間暗區(qū)，4為相鄰半導(dǎo)體激光器擺放角度Θ，5為下通水塊，6為上通水塊，7為半導(dǎo)體激光器模塊，8為側(cè)板，9為絕緣塊,10為負(fù)電極片，11為正電極片。
【具體實(shí)施方式】
[0022]現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型中的一種高功率半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)做進(jìn)一步說明。圖2為本方案中的高功率半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，圖3為本方案中的半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)消除中間暗區(qū)的原理圖。一種高功率半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)包括自下而上依次設(shè)置的下通水塊5，半導(dǎo)體激光器模