一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊制造技術

本發明專利技術公開了一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊，包括半導體激光器疊陣(2個)、半波片、偏振片、切割鏡片、整形鏡片、水冷底板、水冷擋板、殼底熱沉、保護罩和上蓋板。通過對半導體激光疊陣先進行偏振合束合為一束光，再對合束的光束進行非對稱光束整形，最后實現輸出功率大于2kW，快慢軸光束質量之和小于60mm·mrad的半導體激光模塊。

A semiconductor laser module based on asymmetric beam shaping

The invention discloses a semiconductor laser module based on asymmetric beam shaping, including semiconductor laser arrays (2), the half wave plate, polarizing plate, cutting the lens, plastic lens, water-cooled base, water-cooled baffle, shell bottom heat sink, protective cover and the upper cover. Based on the semiconductor laser stack first polarization beam combination for a beam of light, and then the non symmetric beam shaping of beam beam, and finally realize the output power is greater than 2kW and less than the fast and slow axis beam quality of semiconductor laser module 60mm mrad.

【技術實現步驟摘要】
一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊
本專利技術屬于半導體激光器
，具體涉及一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊。
技術介紹
半導體激光器具有重量輕、體積小、效率高、可靠性好、壽命長等優點，已廣泛應用于各個不同領域，比如：作為光纖激光器或固體激光器的泵浦源，用于醫療領域、工業加工、軍事領域和科學研究等。在激光熔覆、激光焊接、激光切割等行業使用半導體激光器時，對其光束質量有很高的要求。由于半導體激光器快慢軸方向的光束質量相差較大，表現在快軸方向的光束質量接近衍射極限，而慢軸方向的光束質量是衍射極限的幾百倍以上，將激光光束耦合進標準光纖需要通過光束整形技術來勻化快慢軸方向的光束質量。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題本專利技術的目的是為解決半導體激光疊陣快慢軸方向光束質量相差較大，提供一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊來勻化快慢軸方向的光束質量。(二)技術方案一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊，包括：光源、偏振合束組件、非對稱光束整形組件；光源發出的光經過偏振合束組件，偏振合束后的合束光經非對稱光束整形組件進行光束切割和光束重排，得到非對稱光束整形后的輸出光。優選地，所述非對稱光束整形組件包括：切割鏡片；所述合束光的一部分光束經過切割鏡片并沿快軸方向平移，作為C光；另一部分光束不經過切割鏡片，無損耗直接通過，作為D光。優選地，所述非對稱光束整形組件還包括：整形鏡片；所述C光入射至整形鏡片，沿慢軸方向平移并與D光合束，得到非對稱光束整形后的輸出光。優選地，所述光源包括：第一半導體激光器疊陣、第二半導體激光器疊陣和半波片；所述第一半導體激光器疊陣和第二半導體激光器疊陣平行放置，所述半波片位于第一半導體激光器疊陣發光面的前端，所述第一半導體激光器疊陣發出的激光經過半波片后由P光轉變為S光。優選地，所述偏振合束組件包括：第一偏振片和第二偏振片；經過半波片后的S光經第一偏振片反射，反射后的光與第二半導體激光器疊陣發出的激光經第二偏振片實現偏振合束。優選地，所述切割鏡片包括與快軸方向傾斜放置的長方體棱鏡。優選地，所述整形鏡片包括多個平行平板沿快軸方向疊加而成的棱鏡陣列。優選地，還包括：溫濕度電路板和/或漏水檢測線；所述溫濕度電路板用于檢測半導體激光模塊內部的溫度和濕度。優選地，還包括：水冷底板、水冷擋板、殼底熱沉、保護罩和上蓋板；所述第一半導體激光器疊陣、第二半導體激光器疊陣、水冷底板和保護罩設置于殼底熱沉上；所述半波片、第一偏振片、第二偏振片、切割鏡片和整形鏡片設置于水冷底板上；所述水冷擋板固定在水冷底板上；所述上蓋板設置在保護罩上。優選地，所述保護罩上設置通氣孔，用于使半導體激光模塊內部保持干燥；和/或，所述保護罩上下表面設置凹槽，所述凹槽內設置密封圈，用于對半導體激光模塊進行密封；和/或，所述保護罩上設置正極接線柱和負極接線柱，用于連接電源和第一半導體激光器疊陣、第二半導體激光器疊陣。(三)有益效果(1)本專利技術采用模塊化設計，一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊集成度高；(2)光束切割部分采用一塊長方體棱鏡來對光束進行切割，經過棱鏡的光束實現向上平移，未經過棱鏡的光束直接通過，不會發生功率損耗；(3)模塊內設置溫度與濕度檢測、漏水檢測線和通氣孔可以對模塊內部環境條件做到實時檢測與控制；(4)保護罩上下表面均設置密封槽，可使一種采用非對稱光束整形技術的半導體激光模塊防水、防塵，能夠勝任在惡劣的環境條件下連續穩定工作；(5)模塊結構簡單、緊湊，成本低。附圖說明圖1是本專利技術實施例的一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊示意圖。圖2為本專利技術實施例的一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊內部結構俯視圖。圖3為本專利技術實施例的一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊外部結構第一角度側視圖。圖4為本專利技術實施例的一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊外部結構第二角度側視圖。圖5為本專利技術實施例的一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊的水冷擋板示意圖。圖6(a)為本專利技術實施例的一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊的光路示意正視圖。圖6(b)為本專利技術實施例的一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊的光路示意俯視圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本專利技術作進一步的詳細說明。本專利技術提出了一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊，通過對半導體激光疊陣先進行偏振合束合為一束光，再對合束后的光束進行非對稱光束整形，最后實現輸出功率大于2kW，快、慢軸光束質量之和小于60mm·mrad的半導體激光模塊。快軸方向為沿激光疊陣發光面的短邊方向，慢軸方向為沿激光疊陣發光面的長邊方向。如圖1為本專利技術實施例提供的半導體激光模塊示意圖，圖2、3、4為本專利技術實施例提供的半導體激光模塊不同方向的結構圖，圖5為本專利技術實施例提供的半導體激光模塊中的水冷擋板結構圖。圖6為本專利技術實施例提供的半導體激光模塊的光路示意圖，如圖1～圖5所示，本專利技術實施例提供的一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊，包括第一半導體激光器疊陣A1和第二半導體激光器疊陣B2、半波片3、第一偏振片4和第二偏振片5、切割鏡片6及第一墊塊7、整形鏡片8(也可稱為重排鏡片)及第二墊塊9、水冷底板10、水冷擋板11、殼底熱沉12、保護罩13、上蓋板14、正極接線柱15、負極接線柱16、控制線接頭17、通氣孔18、水冷擋板通光孔19、保護罩通光孔20、窗口鏡21、漏水檢測線槽22、漏水檢測線、溫濕度電路板24、凹槽25、安裝孔(26、27)、殼底熱沉進水口28、殼底熱沉出水口29、水冷底板進出水口30和水冷擋板進出水口31。第一半導體激光器疊陣A1和第二半導體激光器疊陣B2、水冷底板10和保護罩13設置于殼底熱沉12上；半波片3、第一偏振片4、第二偏振片5、切割鏡片6和整形鏡片8設置于水冷底板10上；水冷擋板11設置于水冷底板10和保護罩13之間，水冷擋板11上開有安裝孔，用于固定在水冷底板10上。第一半導體激光器疊陣A1和第二半導體激光器疊陣B2平行放置，半波片3位于第一半導體激光器疊陣A1發光面的前端，第一偏振片4與光束傳播方向呈56.5°角用紫外膠固定于半波片3的前端，第二偏振片5與光束傳播方向呈56.5°角用紫外膠固定于第二半導體激光疊陣B2發光面的前端，用于實現A1和B2偏振合束。切割鏡片6放置于第一墊塊7上，整形鏡片8放置于第二墊塊9上，切割鏡片6位于光寬的一半處，整形鏡片8與光束傳播方向呈45°角放置，鏡片均用紫外膠和第一、第二墊塊7和9相固定；第一墊塊7設置有22.5°的傾角，第一墊塊7還設置安裝孔，用于固定在水冷底板10上；第二墊塊9為金屬塊，厚度為3.5mm；第二墊塊9設置安裝孔，用于固定在水冷底板10上。水冷擋板11設置一通光孔19(如圖5所示)，允許激光光束通過，同時濾掉雜散光，水冷擋板11內側設置一溫濕度電路板24，可以對模塊內部進行溫度、濕度檢測，并與控制線接頭17相連。保護罩13上設置有正極接線柱15和負極接線柱16，正極接線柱15的一端連接第一半導體激光器疊陣A1的正極，另一端連接外接電源的正極，負極接線柱16的一端連接第二半導體激光器疊陣B2的負極，另一端連接外接電源的負極，第一半導體激光器疊陣本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊，其特征在于，包括：光源、偏振合束組件、非對稱光束整形組件；光源發出的光經過偏振合束組件，偏振合束后的合束光經非對稱光束整形組件進行光束切割和光束重排，得到非對稱光束整形后的輸出光。

【技術特征摘要】
1.一種基于非對稱光束整形的半導體激光模塊，其特征在于，包括：光源、偏振合束組件、非對稱光束整形組件；光源發出的光經過偏振合束組件，偏振合束后的合束光經非對稱光束整形組件進行光束切割和光束重排，得到非對稱光束整形后的輸出光。2.如權利要求1所述的半導體激光模塊，其特征在于，所述非對稱光束整形組件包括：切割鏡片；所述合束光的一部分光束經過切割鏡片并沿快軸方向平移，作為C光；另一部分光束不經過切割鏡片，無損耗直接通過，作為D光。3.如權利要求2所述的半導體激光模塊，其特征在于，所述非對稱光束整形組件還包括：整形鏡片；所述C光入射至整形鏡片，沿慢軸方向平移并與D光合束，得到非對稱光束整形后的輸出光。4.如權利要求1至3中任一項所述的半導體激光模塊，其特征在于，所述光源包括：第一半導體激光器疊陣、第二半導體激光器疊陣和半波片；所述第一半導體激光器疊陣和第二半導體激光器疊陣平行放置，所述半波片位于第一半導體激光器疊陣發光面的前端，所述第一半導體激光器疊陣發出的激光經過半波片后由P光轉變為S光。5.如權利要求4所述的半導體激光模塊，其特征在于，所述偏振合束組件包括：第一偏振片和第二偏振片；經過半波片后的S光經第一偏振片反射，反射后...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林學春，趙鵬飛，武玉龍，董智勇，于海娟，劉燕楠，張玲，
申請(專利權)人：中國科學院半導體研究所，
類型：發明
國別省市：北京,11