CN217087131U - 一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器 - Google Patents
一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN217087131U CN217087131U CN202220673089.8U CN202220673089U CN217087131U CN 217087131 U CN217087131 U CN 217087131U CN 202220673089 U CN202220673089 U CN 202220673089U CN 217087131 U CN217087131 U CN 217087131U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- angle prism
- blue
- light
- prism
- mirror
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000003491 array Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 241001212149 Cathetus Species 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001025261 Neoraja caerulea Species 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器，属于蓝光半导体激光器领域，包括垂直设置的空间合束模块及合束组件；空间合束模块包括四组蓝光单管阵列、第一直角棱镜和第二直角棱镜；第一直角棱镜和第二直角棱镜反向放置；两组蓝光单管阵列分别沿第一直角棱镜和第二直角棱镜的镀膜斜边入射；另外两组蓝光单管阵列分别沿第一直角棱镜和第二直角棱镜的直角边入射；四路光束合束后通过空间合束模块出射；合束组件将两个空间合束模块的输出光合束后耦合进光纤。本实用新型通过直角棱镜组对光束进行转折，光源自身的错位实现光束加密填充，直角棱镜光束加密方式只能对光束矩阵的一个方向进行压缩，最多可在3个方向上添加光束矩阵进行加密。
Description
技术领域
本实用新型属于蓝光半导体激光器领域，更具体地，涉及一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器。
背景技术
激光器中很重要的一类就是半导体激光器，与其他类型的激光器相比较，半导体激光器具有很多优势，比如它的光谱带宽很丰富，体积小所以便于集成，可正常工作时间长，输出稳定且效率也很高等。在半导体激光器中，输出波长范围在400nm-500nm的，我们称之为蓝光半导体激光器。
内部半导体材料中的电子经过跃迁激发光子受激辐射，从而发生光振荡放大是半导体激光器的基本工作原理。一般可以通过三种途径来实现蓝光半导体激光器：一是直接发射蓝光的激光二极管；二是LD倍频的蓝色光源；三是LD泵浦通过非线性光学手段获得的蓝光激光器。
蓝光半导体芯片直接输出是最直接，也是目前最受关注的一种实现方式。原因是这种方式的效率很高，并且结构和驱动方式也比较简单。早期主要围绕着ZnSe材料来研究蓝光半导体，但是这类材料在生长过程中，PN结内部的缺陷会在高温和高电流条件下迅速扩散，这种情况会导致成品使用寿命受到严重的限制。由于对功率高，稳定性强的半导体蓝光的需求越来越大，研究人员围绕GaN基蓝光半导体激光器进行了较为深入的研究。到目前为止已经取得了很多成果，例如已经成功将Ⅱ～Ⅵ族化合物半导体材料的禁带能量宽度增加到了2.6eV，这就实现了利用材料直接发射450nm-500nm波段蓝光激光。所以目前GaN已经成为了制造短波长半导体激光器的大多数选择，并且在其中掺杂不同浓度的铟可以获得不同波长的输出。
近年来，由于低成本、寿命长等优点，半导体激光制造技术飞速发展。并且高功率蓝光半导体激光器可以广泛应用在高密度储存、大气及海洋通信、铜等金属微加工、医疗、激光显示等领域。
然而，由于半导体激光器谱线比较宽，在对线宽有要求时无法有效使用。所以，从这方面来看，获得一种线宽较窄、波长稳定、功率较高的半导体激光器是很有必要的。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器，其目的在于通过直角棱镜进行光束的填充加密，使蓝光合束的能量更集中、亮度更高、功率更大，由此解决当前蓝光半导体激光器功率比较低、光束质量比较差、输出功率比较低的技术问题。
为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器，包括两个空间合束模块以及合束组件；
所述空间合束模块沿其出光口所在直线垂直设置；所述空间合束模块均包括四组蓝光单管阵列、第一直角棱镜和第二直角棱镜；所述第一直角棱镜和所述第二直角棱镜反向放置；两组蓝光单管阵列平行设置，且输出光束分别沿所述第一直角棱镜和第二直角棱镜的镀膜斜边入射；另外两组蓝光单管阵列相对设置，且输出光分别沿所述第一直角棱镜和第二直角棱镜的直角边入射；所述第一直角棱镜和第二直角棱镜将四组蓝光单管阵列发出的四路光束合束后通过所述空间合束模块的出光口出射；
所述合束组件设置于两个空间合束模块出射光路相交处，用于将两个空间合束模块的输出光合束后耦合进光纤。
优选地，所述四组蓝光单管阵列均由多个相同的光路结构组成，所述光路结构包括蓝光半导体激光单管、快轴准直镜、光栅、平面反射镜和阶梯镜；
所述快轴准直镜、光栅、平面反射镜和阶梯镜沿所述蓝光半导体激光单管的光路依次设置
优选地，每组蓝光单管阵列中多个光路结构的蓝光半导体激光单管所出射的蓝光激光，光路均彼此平行设置。
优选地，所述光栅与所述快轴准直镜呈45°角设置。
优选地，所述平面反射镜与所述光栅平行设置。
优选地，所述阶梯镜与所述光栅平行设置。
优选地，所述阶梯镜用于对入射光束进行压缩，以消除蓝光单管阵列的死区并通过改变所述阶梯镜的阶梯排列角度，从而控制光束压缩比。
优选地，所述合束组件包括柱面镜、偏振分光棱镜、半波片和聚焦镜；所述柱面镜分别设置于所述空间合束模块与所述偏振分光棱镜之间；所述半波片设置于所述柱面镜与所述偏振分光棱镜之间；所述偏振分光棱镜将两个空间合束模块的输出光合束后经所述聚焦镜后耦合进光纤。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，通过直角棱镜进行光束的填充加密，使蓝光合束的能量更集中、亮度更高、功率更大，有效地解决了当前蓝光半导体激光器功率比较低、光束质量比较差、输出功率比较低的问题。此外，本实用新型最终由光纤输出，还可对多个光纤进行光纤合束，即对输出作进一步的叠加，得到更高功率的蓝光输出，便于应用到对蓝光功率要求更高的领域。
附图说明
图1是本实用新型基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器的结构示意图；
图2是本实用新型基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器中蓝光单管阵列中光路结构的示意图；
图3是本实用新型基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器中光栅外腔结构示意图；
图4是本实用新型基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器中阶梯镜光束加密示意图；
图5是本实用新型基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器中直角棱镜放置示意图；
图6是本实用新型基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器中直角棱镜光束加密过程的光路图；
图7是本实用新型基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器偏振合束过程的光路图；
图8是本实用新型基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器的光纤耦合和输出示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-蓝光半导体激光单管；2-快轴准直镜；3-光栅；4-平面反射镜；5-阶梯镜；6-第一直角棱镜；7-第二直角棱镜；8-柱面镜；9-偏振分光棱镜；10-半波片；11-聚焦镜；12-光纤；M1-空间合束模块；M2-蓝光单管阵列。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1和图2所示，本实用新型提出了一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器，该蓝光激光器包括2个空间合束模块M1，其中每个空间合束模块M1包括4个10*1蓝光单管阵列M2，需要说明的是，图1中由于2个10*1蓝光单管阵列M2前后设置造成重叠，因此图示角度仅能看到3个蓝光单管阵列M2。进一步地，本实用新型中10*1蓝光单管阵列的每个光路保持平行，保证光程相同。所述蓝光半导体激光单管1经所述快轴准直镜2准直后，经所述光栅3压缩线宽、经所述平面反射镜4反射、再经所述阶梯镜5进行光束的初次加密和10*1蓝光单管阵列死区的消除。其中，所述快轴准直镜2垂直于入射光，所述光栅3与所述快轴准直镜2呈45°夹角，所述平面反射镜4和所述阶梯镜5均与所述光栅3保持平行。
具体的，10*1蓝光单管阵列M2垂直于所述第一直角棱镜6的一直角边入射。另一个完全相同的第二直角棱镜7与所述第一直角棱镜6反方向放置，并紧密放置于第一直角棱镜6前方。另一组完全相同的10*1蓝光单管阵列M2垂直于第二直角棱镜7的直角边入射。两组10*1蓝光单管阵列和两直角棱镜同样地前后放置，所述第一直角棱镜6和所述第二直角棱镜7斜边外侧均镀膜，使两组10*1蓝光单管阵列发出的光束能通过直角棱镜和另外两组合束。即由4组10*1蓝光单管阵列和两直角棱镜进行空间合理排布后组成空间合束模块M1。
更进一步的说明，两个空间合束模块M1垂直放置，分别经过所述柱面镜8作慢轴准直。一个空间合束模块M1经所述半波片10后，两组光束通过所述偏振分光棱镜9进行偏振合束，最后经所述聚焦镜11后耦合进光纤12，最后可输出合束后的蓝光光束。
如图2所示，所述快轴准直镜2垂直于入射光，所述光栅3与所述快轴准直镜2呈45°角，所述平面反射镜4和所述阶梯镜5均与所述光栅3保持平行。所述蓝光半导体激光单管1经所述快轴准直镜2准直，减小发散角，经所述光栅3衍射压缩线宽，经所述平面镜4反射，再经所述阶梯镜5进行初次光束加密。
如图3所示，所述光栅3和所述平面反射镜4平行。光束经过所述光栅3衍射，有效降低了增益器件腔内特定波长的损耗，抑制了腔内其它模式的激射，有效压缩了输出线宽。
如图4所示，通过所述阶梯镜5反射对光束进行压缩，以消除单管阵列的死区。压缩前光束总宽度为D，压缩后光束总宽度为d。可以通过改变阶梯镜的阶梯排列角度，来控制光束压缩比。
如图5所示，所述第一直角棱镜6和所述第二直角棱镜7的斜边反方向放置，且前后紧密放置。
如图6所示，10*1蓝光单管阵列M2垂直于所述第一直角棱镜6的一直角边入射，另一个完全相同的第二直角棱镜7与所述第一直角棱镜6反方向放置，并紧密放置在第一直角棱镜6前方。另一组完全相同的10*1蓝光单管阵列M2垂直于第二直角棱镜7的直角边入射，并且两组10*1蓝光单管阵列和两直角棱镜同样地前后放置。直角棱镜的斜边外侧镀膜，使另外两组10*1蓝光单管阵列发出的光束能通过直角棱镜和左右两组进行合束。即由4组10*1蓝光单管阵列和两直角棱镜进行空间合理排布后组成空间合束模块M1。利用直角棱镜对光路的转折和镀膜斜边对光束的透射，在三个方向上放置了光源并最终进行了填充加密。达到了利用直角棱镜进行空间合束的目的。
如图7所示，由于蓝光半导体激光单管1发出的为p偏振光，所以一束光经柱面镜8准直后再经半波片10改变偏振方向，另一束光只需经柱面镜8准直。两束光通过偏振分光棱镜9进行偏振合束，进一步增大了功率、提高了亮度。
如图8所示，经过空间合束和偏振合束后的光束经聚焦镜聚焦后，耦合进光纤12，最终得到较高功率、较高亮度、较好单色性的蓝光输出。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器，其特征在于，包括两个空间合束模块以及合束组件；
所述空间合束模块沿其出光口所在直线垂直设置；所述空间合束模块包括四组蓝光单管阵列、第一直角棱镜(6)和第二直角棱镜(7)；所述第一直角棱镜(6)和所述第二直角棱镜(7)反向放置；两组蓝光单管阵列平行设置，且输出光束分别沿所述第一直角棱镜(6)和第二直角棱镜(7)的镀膜斜边入射；另外两组蓝光单管阵列相对设置，且输出光分别沿所述第一直角棱镜(6)和第二直角棱镜(7)的直角边入射；所述第一直角棱镜(6)和第二直角棱镜(7)将四组蓝光单管阵列发出的四路光束合束后通过所述空间合束模块的出光口出射；
所述合束组件设置于两个空间合束模块出射光路相交处，用于将两个空间合束模块的输出光合束后耦合进光纤(12)。
2.根据权利要求1所述的一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器，其特征在于，所述蓝光单管阵列由多个相同的光路结构组成，所述光路结构包括蓝光半导体激光单管(1)、快轴准直镜(2)、光栅(3)、平面反射镜(4)和阶梯镜(5)；
所述快轴准直镜(2)、光栅(3)、平面反射镜(4)和阶梯镜(5)沿所述蓝光半导体激光单管(1)的光路依次设置。
3.根据权利要求2所述的一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器，其特征在于，每组蓝光单管阵列中多个光路结构的蓝光半导体激光单管(1)所出射的蓝光激光，光路均彼此平行设置。
4.根据权利要求3所述的一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器，其特征在于，所述光栅(3)与所述快轴准直镜(2)呈45°角设置。
5.根据权利要求4所述的一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器，其特征在于，所述平面反射镜(4)与所述光栅(3)平行设置。
6.根据权利要求5所述的一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器，其特征在于，所述阶梯镜(5)与所述光栅(3)平行设置。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器，其特征在于，所述合束组件包括柱面镜(8)、偏振分光棱镜(9)、半波片(10)和聚焦镜(11)；所述柱面镜(8)分别设置于所述空间合束模块与所述偏振分光棱镜(9)之间；所述半波片(10)设置于所述柱面镜(8)与所述偏振分光棱镜(9)之间；所述偏振分光棱镜(9)将两个空间合束模块的输出光合束后经所述聚焦镜(11)后耦合进光纤(12)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220673089.8U CN217087131U (zh) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220673089.8U CN217087131U (zh) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217087131U true CN217087131U (zh) | 2022-07-29 |
Family
ID=82550903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202220673089.8U Expired - Fee Related CN217087131U (zh) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN217087131U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115592259A (zh) * | 2022-10-27 | 2023-01-13 | 吉林省栅莱特激光科技有限公司（Cn） | 一种蓝光半导体激光器光学模组 |
-
2022
- 2022-03-25 CN CN202220673089.8U patent/CN217087131U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115592259A (zh) * | 2022-10-27 | 2023-01-13 | 吉林省栅莱特激光科技有限公司（Cn） | 一种蓝光半导体激光器光学模组 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10333265B2 (en) | Spectral beam combined laser system and method | |
| Scheps et al. | Alexandrite laser pumped by semiconductor lasers | |
| US7010194B2 (en) | Method and apparatus for coupling radiation from a stack of diode-laser bars into a single-core optical fiber | |
| US5317447A (en) | High-power, compact, diode-pumped, tunable laser | |
| CN214044331U (zh) | 一种蓝光多单管平行双光栅外腔反馈合束装置 | |
| CN102931585A (zh) | 一种外腔合束半导体激光光纤耦合模块 | |
| EP3696925A1 (en) | Semiconductor laser | |
| CN102208753A (zh) | 多波长联合外腔半导体激光器 | |
| JPH11503575A (ja) | 外部キャビティ大面積のレーザダイオードを受動光学キャビティに結合する技術 | |
| WO2020052515A1 (en) | Laser beam combining device with an unstable resonator cavity | |
| CN217087131U (zh) | 一种基于直角棱镜空间合束的蓝光激光器 | |
| US5084882A (en) | Face pumped, looped fibre bundle, phased array laser oscillator | |
| Zhao et al. | 12-W continuous-wave green output from a 200-μm fiber-coupled diode laser based on TO-Can packaged emitters | |
| CN112928597A (zh) | 一种半导体激光器光纤耦合模块 | |
| CN213304579U (zh) | 一种多波长输出的短脉冲激光器 | |
| CN102868089A (zh) | 利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的装置及方法 | |
| CN108512027B (zh) | 用于皮秒种子激光脉冲的环形腔放大装置 | |
| CN209029672U (zh) | 泵浦模块及具有其的固体激光器 | |
| CN113948970A (zh) | 一种基于后腔外腔光谱调控的光谱合束装置 | |
| CN102868088A (zh) | 增强外腔反馈光谱合束半导体激光器反馈的方法及装置 | |
| CN210201153U (zh) | 中长波红外激光器 | |
| CN112563879A (zh) | 一种多单管半导体激光器密集波长合束装置 | |
| CN202840237U (zh) | 利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的装置 | |
| CN214411762U (zh) | 一种基于光栅外腔空间合束的蓝光激光器 | |
| CN212676602U (zh) | 一种高光束质量的激光器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220729 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |