【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于藍(lán)光半導(dǎo)體激光，更具體地，涉及一種自適應(yīng)波長調(diào)節(jié)的藍(lán)光半導(dǎo)體激光陣列密集光譜合束裝置。
技術(shù)介紹
1、藍(lán)光半導(dǎo)體激光器是目前國際上新一代可見光光源，具有重要的應(yīng)用前景，主要應(yīng)用于激光加工(如銅、金等)、激光泵浦、水下探測、激光醫(yī)療等領(lǐng)域。但是，藍(lán)光半導(dǎo)體激光器亮度低、無法滿足材料加工領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體激光器功率和亮度的需求，光束質(zhì)量差無法用于銅厚板焊接。
2、千瓦級藍(lán)光激光系統(tǒng)可通過高功率低亮度和高功率高亮度兩類技術(shù)實現(xiàn)，高功率低亮度技術(shù)目前技術(shù)較為成熟，門檻低，容易實現(xiàn)，但是功率密度低下，不能突破銅板焊接的限制。高功率高亮度藍(lán)光激光器相較于高功率低亮度藍(lán)光激光器，功率密度高，突破了銅厚板焊接限制，但是其光學(xué)設(shè)計復(fù)雜、實現(xiàn)難度大。
3、傳統(tǒng)光譜合束技術(shù)采用光柵/窄帶濾波片和外腔反射鏡，通過光柵/窄帶濾波片的色散效應(yīng)，使只有符合特定入射角度-波長關(guān)系的光束才能返回發(fā)光單元，同時在近場和遠(yuǎn)場上疊加輸出，同時實現(xiàn)波長鎖定和合成輸出。傳統(tǒng)光譜合束技術(shù)，雖然在提升大功率半導(dǎo)體激光器性能方面展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢，但同時也伴隨著一些不容忽視的缺點(diǎn)。
4、傳統(tǒng)的單管光譜合束技術(shù)、bar條光譜合束技術(shù)在無法達(dá)到高亮度的同時，會出現(xiàn)質(zhì)量下降的問題。傳統(tǒng)的單管光譜合束技術(shù)隨著合束單元數(shù)量的增加，由于每個單管激光器的光束特性存在差異，隨著合束單元的增加，雖然能夠達(dá)成高亮度藍(lán)光激光的輸出，但是合束后的光束質(zhì)量會顯著下降。而bar條光譜合束技術(shù)由于smile效應(yīng)，光束質(zhì)量下降，影響合束效果；而且熱串?dāng)_問題則可能因散熱
5、總而言之，傳統(tǒng)密集光譜合束技術(shù)存在光譜窄化效果差、光柵色散效應(yīng)導(dǎo)致光束質(zhì)量惡化嚴(yán)重，以及外腔反射鏡引起相鄰發(fā)光單元相互注入鎖定導(dǎo)致光束遠(yuǎn)場發(fā)散角急劇增大的問題，從而導(dǎo)致輸出光束質(zhì)量差的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對相關(guān)技術(shù)的缺陷，本專利技術(shù)的目的在于一種自適應(yīng)波長調(diào)節(jié)的藍(lán)光半導(dǎo)體激光陣列密集光譜合束裝置，旨在解決傳統(tǒng)密集光譜合束技術(shù)存在外腔反射鏡引起相鄰發(fā)光單元相互注入鎖定導(dǎo)致光束遠(yuǎn)場發(fā)散角急劇增大，從而導(dǎo)致輸出光束質(zhì)量差的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種自適應(yīng)波長調(diào)節(jié)的藍(lán)光半導(dǎo)體激光陣列密集光譜合束裝置，包括第一鏡組、第一透射光柵和監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述第一鏡組包括：第一藍(lán)光陣列、第一分光鏡、第一偏振片、第一可調(diào)節(jié)平面反射鏡、第一平面反射鏡；
3、所述第一藍(lán)光陣列包含波長鎖定器件，用于發(fā)出波長鎖定的準(zhǔn)直激光束；
4、所述第一分光鏡用于對所述準(zhǔn)直激光束進(jìn)行分束，得到主光束和副光束；
5、所述第一偏振片用于調(diào)整所述副光束的偏振態(tài)為s偏振；
6、所述第一透射光柵用于將s偏振光束進(jìn)行衍射，再經(jīng)所述第一可調(diào)反射鏡反射沿原光路傳播，經(jīng)過所述第一分光鏡后，透射部分被所述第一平面反射鏡反射，再次經(jīng)過所述第一分光鏡時，透射部分進(jìn)入原光路進(jìn)行再次調(diào)制，反射部分與主光束進(jìn)行空間合束，得到第一合束光作為目標(biāo)激光輸出；
7、所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于實時分析所述目標(biāo)激光的波長和激光質(zhì)量，并據(jù)此調(diào)節(jié)所述第一可調(diào)節(jié)平面反射鏡的角度，以反射目標(biāo)波長的激光。
8、可選的，所述裝置還包括至少一個第二鏡組，一個第二透射光柵和柱面鏡組；所述第二鏡組包括：第二藍(lán)光陣列、第二分光鏡、第二偏振片、第二可調(diào)節(jié)平面反射鏡、第二平面反射鏡、直角棱鏡反射鏡；
9、所述第二藍(lán)光陣列發(fā)出的準(zhǔn)直激光束與所述第一藍(lán)光陣列發(fā)出的準(zhǔn)直激光束呈90°；
10、所述第二藍(lán)光陣列發(fā)出的準(zhǔn)直激光束依次經(jīng)過第二分光鏡、第二偏振片、第一透射光柵、第二可調(diào)節(jié)平面反射鏡、第二分光鏡、第二平面反射鏡和第二分光鏡，反射部分與第二藍(lán)光陣列發(fā)出的主光束進(jìn)行空間合束，得到第二合束光；透射部分進(jìn)入原光路進(jìn)行再次調(diào)制；
11、所述第二合束光經(jīng)過所述直角棱鏡反射鏡的反射后生成與所述第一合束光平行的第三合束光；
12、所述柱面鏡組和第二透射光柵用于將所述第一合束光和第三合束光進(jìn)行合束；
13、所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)還用于調(diào)節(jié)所述第二可調(diào)節(jié)平面反射鏡的角度。
14、可選的，所述裝置還包括分光鏡；
15、所述分光鏡用于將所述目標(biāo)激光分光，一部分光輸出，另一部分光進(jìn)入所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
16、可選的，所述裝置還包括聚焦鏡；
17、所述聚焦鏡用于將入射的部分目標(biāo)激光進(jìn)行匯聚，增大其功率后輸出。
18、可選的，所述分光鏡、所述第一分光鏡和第二分光鏡的鏡面均覆蓋多層膜；多層膜由第一折射率的材料和第二折射率的材料交替堆積而成，其中，第一折射率高于第二折射率。
19、可選的，所述柱面鏡組包括依次排列的第一柱面鏡、第二柱面鏡和第三柱面鏡；
20、所述第一柱面鏡和第二柱面鏡組成開普勒望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)，用于將第一合束光的間距壓縮，第三柱面鏡用于將壓縮后的第一合束光進(jìn)行匯聚。
21、可選的，所述第一藍(lán)光陣列和第二藍(lán)光陣列均由多個藍(lán)光單管組成。
22、可選的，所述第一藍(lán)光陣列和第二藍(lán)光陣列的數(shù)量均至少為一個；
23、在所述第一藍(lán)光陣列的數(shù)量超過一個時，所述裝置還包括柱面鏡組和第二透射光柵；
24、所述柱面鏡組和第二透射光柵用于將多個平行的第一合束光進(jìn)行合束。
25、通過本專利技術(shù)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得以下有益效果：
26、1、本專利技術(shù)實施例提供了一種自適應(yīng)波長調(diào)節(jié)的藍(lán)光半導(dǎo)體激光陣列密集光譜合束裝置，通過分離式波長鎖定和光譜合成過程，藍(lán)光陣列中自帶波長鎖定器件，能夠使發(fā)出的藍(lán)光波長鎖定。通過此過程波長鎖定過程和光譜合成過程分開，大幅降低傳統(tǒng)光譜合成過程中色散器件對光束質(zhì)量影響，從原理上抑制色散效應(yīng)、消除相互鎖定，實現(xiàn)輸出光束質(zhì)量提升，激光器體積壓縮、系統(tǒng)可靠性提升。同時，在裝置中采用諧振腔的設(shè)計，諧振腔由可調(diào)平面反射鏡、透射光柵、偏振片、平面反射鏡組成，藍(lán)光陣列發(fā)出的光經(jīng)過分光鏡，副光束反射經(jīng)過偏振片進(jìn)入透射光柵到可調(diào)節(jié)平面反射鏡，由可調(diào)節(jié)平面反射鏡反射再次經(jīng)過透射光柵、偏振片、分光鏡、最后到平面反射鏡再次反射，與主光束一起進(jìn)行合束，目標(biāo)波長的光束在諧振腔內(nèi)反復(fù)振蕩，消除了外腔反射鏡引起相鄰發(fā)光單元相互注入鎖定導(dǎo)致光束遠(yuǎn)場發(fā)散角急劇增大的問題，同時通過光束在諧振腔內(nèi)的多次震蕩，進(jìn)一步大幅度提升藍(lán)光激光功率以及效率。監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)平面反射鏡的角度，從而選擇反射目標(biāo)波長，實現(xiàn)自適應(yīng)波長調(diào)節(jié)。
27、2、本專利技術(shù)實施例提供了一種自適應(yīng)波長調(diào)節(jié)的藍(lán)光半導(dǎo)體激光陣列密集光譜合束裝置，柱面鏡組和第二透射光柵起到光譜合成的作用。各個發(fā)光元件發(fā)出來的光束的間距通過柱面鏡組中的第一柱面鏡和第二柱面鏡縮短之后，再由第三柱面鏡匯聚到第二透射光柵上，經(jīng)過透射光柵達(dá)成光譜合束的作用。同時，應(yīng)用光纖輸出提升功率密度和亮度。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種自適應(yīng)波長調(diào)節(jié)的藍(lán)光半導(dǎo)體激光陣列密集光譜合束裝置，其特征在于，包括第一鏡組、第一透射光柵和監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述第一鏡組包括：第一藍(lán)光陣列、第一分光鏡、第一偏振片、第一可調(diào)節(jié)平面反射鏡、第一平面反射鏡；
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括至少一個第二鏡組，一個第二透射光柵和柱面鏡組；所述第二鏡組包括：第二藍(lán)光陣列、第二分光鏡、第二偏振片、第二可調(diào)節(jié)平面反射鏡、第二平面反射鏡、直角棱鏡反射鏡；
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括分光鏡；
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括聚焦鏡；
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述分光鏡、所述第一分光鏡和第二分光鏡的鏡面均覆蓋多層膜；多層膜由第一折射率的材料和第二折射率的材料交替堆積而成，其中，第一折射率高于第二折射率。
6.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述柱面鏡組包括依次排列的第一柱面鏡、第二柱面鏡和第三柱面鏡；
7.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述第一藍(lán)光陣列和第二藍(lán)光陣列均由多
8.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述第一藍(lán)光陣列和第二藍(lán)光陣列的數(shù)量均至少為一個；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種自適應(yīng)波長調(diào)節(jié)的藍(lán)光半導(dǎo)體激光陣列密集光譜合束裝置，其特征在于，包括第一鏡組、第一透射光柵和監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述第一鏡組包括：第一藍(lán)光陣列、第一分光鏡、第一偏振片、第一可調(diào)節(jié)平面反射鏡、第一平面反射鏡；
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括至少一個第二鏡組，一個第二透射光柵和柱面鏡組；所述第二鏡組包括：第二藍(lán)光陣列、第二分光鏡、第二偏振片、第二可調(diào)節(jié)平面反射鏡、第二平面反射鏡、直角棱鏡反射鏡；
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括分光鏡；
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王天浩，王修正，江勁馳，杜澤宣，?？?/a>，唐霞輝，
申請(專利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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