CN109361150A - 一种带指示光的多波段全半导体激光器 - Google Patents

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李森森
吴凡
安朝卫
周冠军
蔡军
闫秀生
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4012—Beam combining, e.g. by the use of fibres, gratings, polarisers, prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
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Abstract

本发明公开一种带指示光的多波段全半导体激光器，包括中波红外半导体激光器、中波红外激光准直器、中波合束镜、短波红外半导体激光器、短波红外激光准直器、短波合束镜、指示光半导体激光器、指示光准直器和可见光反射镜；其中，所述中波红外激光准直器和中波合束镜依次位于中波红外半导体激光器出射光线的光路上，所述短波红外激光准直器和短波合束镜依次位于短波红外半导体激光器出射光线的光路上，所述指示光准直器和可见光反射镜依次位于指示光半导体激光器出射光线的光路上，且经可见光反射镜反射的指示光依次透过中波合束镜和短波合束镜，与中波红外激光及短波红外激光合束后共轴输出，本发明利用可见光为指示光，使得多波段激光同轴发射。

Description

一种带指示光的多波段全半导体激光器
技术领域
本发明属于激光应用的技术领域，具体涉及一种带指示光的多波段全半导体激光器。
背景技术
半导体激光器具有体积小、重量轻、可直接调制、电光转换效率高、高可靠性等优点。采用半导体材料制作的激光器已覆盖从可见光到太赫兹波段。尤其短波红外和中波红外半导体激光器在国防领域中具有重要应用。
光束合成大致可以分为以下四个种类。第一种是并行光束合成，合成光源的阵列中可以有相同或不同的波长，对器件输出激光的光谱和相位没有进行控制。用这种办法合成的光束亮度不会成比例放大；第二种类型是偏振合成，两种具有不同偏振态的光经过一个偏振透镜后合成一束光，这种方法能得到比较大的合成效率，但是只适合两束光的合成，对多束光将无能为力；第三种类型是相干合成，所有光源都具有相同波长，每个器件相位被严格控制，最后进行相干叠加，获得较高光束质量的合成光束；第四种类型是光谱合成，光源器件具有不同波长，色散器件将不同波长光束进行近场和远程功率叠加，但不适合波长相差较大的光束合成。
在应用中，通过短波红外和中波红外半导体激光器的共孔径发射，获得较为丰富的激光频谱输出，并保持良好的光束质量，可以克服单台激光器频谱单一的困难。但是，短波红外和中波红外半导体激光器的激光波长较长，人眼不可分辨，调试困难。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种带指示光的多波段全半导体激光器，利用可见光为指示光，实现中红外波段半导体激光器与短波红外半导体激光器的合束，使得多波段激光同轴发射。
实现本发明的技术方案如下：
一种带指示光的多波段全半导体激光器，包括中波红外半导体激光器、中波红外激光准直器、中波合束镜、短波红外半导体激光器、短波红外激光准直器、短波合束镜、指示光半导体激光器、指示光准直器和可见光反射镜；
其中，所述中波红外激光准直器和中波合束镜依次位于中波红外半导体激光器出射光线的光路上，所述短波红外激光准直器和短波合束镜依次位于短波红外半导体激光器出射光线的光路上，所述指示光准直器和可见光反射镜依次位于指示光半导体激光器出射光线的光路上，且经可见光反射镜反射的指示光依次透过中波合束镜和短波合束镜，与中波红外激光及短波红外激光合束后共轴输出。
进一步地，中波合束镜对中波红外激光的反射率不小于97％；对其他波段激光的透射率不小于97％；短波合束镜对中波红外激光的反射率不小于97％；对其他波段激光的透射率不小于97％；可见光反射镜对可见光的反射率不小于99％。
进一步地，所述多波段全半导体激光器还包括外壳和激光窗口，中波红外半导体激光器、中波红外激光准直器、中波合束镜、短波红外半导体激光器、短波红外激光准直器、短波合束镜、指示光半导体激光器、指示光准直器和可见光反射镜均置于外壳内，激光窗口固定于外壳，合束激光透过激光窗口输出。
进一步地，所述外壳为紫铜镀金材料。
进一步地，所述激光窗口对中波红外激光、短波红外激光及可见光的透射率均不小于97％。
有益效果：
1、本发明采用的激光器均为半导体激光器，使得整体结构紧凑、体积小；采用准直器对光源进行准直整形，确保激光近场尽可能小，从而实现激光远场重合在一起。
2、本发明采用可见光为指示光，使得合束之后的光线人眼可分辨，降低调试困难。
3、本发明采用透射率、反射率高的合束镜及反射镜，实现高精度、高效率的多路激光合束。
4、本发明采用的激光器外壳为紫铜镀金材料，能够实现防尘和辅助散热功能。
附图说明
图1为本发明激光器结构示意图；
其中，1—中波红外半导体激光器；2—中波红外准直器；3—短波红外半导体激光器；4—短波红外准直器；5—指示光半导体激光器；6—指示光准直器；7—可见光反射镜；8—短波合束镜；9—中波合束镜；10—外壳；11—激光窗口；
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种带指示光的多波段全半导体激光器，
包括中波红外半导体激光器1，中波红外激光准直器，中波合束镜9，短波红外半导体激光器3，短波红外激光准直器，短波合束镜8，指示光半导体激光器5，指示光准直器6、可见光反射镜7、外壳10和激光窗口11；
其中，中波红外半导体激光器1，中波红外激光准直器，中波合束镜9，短波红外半导体激光器3，短波红外激光准直器，短波合束镜8，指示光半导体激光器5，指示光准直器6和可见光反射镜7均置于外壳10内。
中波红外激光由中波红外半导体激光器1发出，经过中波红外激光准直器准直整形后进入中波合束镜9，所述中波合束镜9反射中波红外激光，透射其他波段激光；短波红外激光由短波红外半导体激光器3发出，经过短波红外激光准直器准直整形后进入短波合束镜8，所述短波合束镜8反射短波红外激光，透射其他波段激光；指示光由指示光半导体激光器5发出，经指示光准直器6准直整形后进入可见光反射镜7，经可见光反射镜7反射的指示光依次透过中波合束镜9和短波合束镜8，与中波红外激光及短波红外激光合束后共轴透过激光窗口11输出。
本发明合束的激光谱段为可见光，短波红外和中波红外，具体谱段如下：0.5μm～0.7μm；1.5μm～2.5μm；3.0μm～5.0μm；
所述外壳10为紫铜镀金材料。
本发明实施例中，中波红外半导体激光器1输出激光波长为4.6μm，谱线宽度为约200nm；中波红外半导体激光器1具备脉冲和连续输出能力，输出功率约1W，输出激光光束口径为4mm，发散角为3mrad。采用的激光电源可实现脉冲和连续两种模式输出。短波红外半导体激光器3输出激光波长为2.0μm，谱线宽度200nm；短波红外半导体激光器3具备脉冲和连续输出能力，输出功率约1W，输出激光光束口径为4mm，发散角为3mrad。采用的激光电源可实现脉冲和连续两种模式输出。指示光激光波长630nm，谱线宽度10nm；工作方式为连续输出，输出功率约100mW，输出激光光束口径为2mm，发散角为3mrad。采用的激光电源位连续模式输出。
本实施例中的中波合束镜9为特殊镀膜的反射镜，能够实现中波红外激光反射，反射率不小于97％；短波红外激光透射，透射率不小于97％；可见光透射，透射率不小于97％。
本实施例中的短波合束镜8为特殊镀膜的反射镜，能够实现短波红外激光反射，反射率不小于97％；可见光透射，透射率不小于97％。
本实施例中的可见光反射镜7，能够实现可见光反射，反射率不小于99％。本实施例中的激光窗口11为特殊镀膜的透射镜，能够实现中波红外激光透射，透射率不小于97％；中波红外激光透射，透射率不小于97％；可见光透射，透射率不小于97％。
参见图1，中波红外半导体激光器1经中波红外激光准直器2输出激光；短波红外半导体激光器3经短波红外激光准直器4输出激光；指示光5经指示光准直器6输出激光。调节可见光反射镜7、短波合束镜8和长波合束镜9实现三波段激光的合束。
可见光反射镜7、短波合束镜8和长波合束镜9微调可实现各路激光同向输出，实现各路激光远场保持较好的重叠。
可见光反射镜7、短波合束镜8和长波合束镜9通过胶粘接在底板上，保持较好的稳定性。整个合束效率不小于85％。
本发明以三波段半导体激光共轴合束为例，其中可见光作为指示光，介绍了中波红外和短波红外激光的共轴合束方法。本方案具有扩展性，能满足带指示光的更多波段激光共轴输出的需要，实现频谱更加丰富的激光输出。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带指示光的多波段全半导体激光器，其特征在于，包括中波红外半导体激光器、中波红外激光准直器、中波合束镜、短波红外半导体激光器、短波红外激光准直器、短波合束镜、指示光半导体激光器、指示光准直器和可见光反射镜；
其中，所述中波红外激光准直器和中波合束镜依次位于中波红外半导体激光器出射光线的光路上，所述短波红外激光准直器和短波合束镜依次位于短波红外半导体激光器出射光线的光路上，所述指示光准直器和可见光反射镜依次位于指示光半导体激光器出射光线的光路上，且经可见光反射镜反射的指示光依次透过中波合束镜和短波合束镜，与中波红外激光及短波红外激光合束后共轴输出。
2.如权利要求1所述的一种带指示光的多波段全半导体激光器，其特征在于，中波合束镜对中波红外激光的反射率不小于97％；对其他波段激光的透射率不小于97％；短波合束镜对中波红外激光的反射率不小于97％；对其他波段激光的透射率不小于97％；可见光反射镜对可见光的反射率不小于99％。
3.如权利要求1所述的一种带指示光的多波段全半导体激光器，其特征在于，所述多波段全半导体激光器还包括外壳和激光窗口，中波红外半导体激光器、中波红外激光准直器、中波合束镜、短波红外半导体激光器、短波红外激光准直器、短波合束镜、指示光半导体激光器、指示光准直器和可见光反射镜均置于外壳内，激光窗口固定于外壳，合束激光透过激光窗口输出。
4.如权利要求3所述的一种带指示光的多波段全半导体激光器，其特征在于，所述外壳为紫铜镀金材料。
5.如权利要求3或4所述的一种带指示光的多波段全半导体激光器，其特征在于，所述激光窗口对中波红外激光、短波红外激光及可见光的透射率均不小于97％。
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