[实用新型]一种无纤结构功率半导体激光光源装置

说明书

技术领域

本发明涉及功率半导体激光器的应用技术，尤其是涉及将半导体激光器用做照明光源方面。

背景技术

由于半导体激光器发射的激光在垂直方向的发射角(通常约为30-40°)与水平方向的发射角(通常约为6-10°)差别很大，不适宜直接用做照明光源。为了把半导体激光器用于照明光源，现有技术中的通常做法是，半导体激光器的输出耦合到光纤里，利用光纤将光束整形成为各向均匀发散的圆形光束。为了提高耦合效率，都采用多模光纤。目前，世界最大的单芯半导体激光器的发射功率只有5W。为了得到更大光功率的单束激光，都是采用线阵或多个线阵激光器，借助微透镜结构，将这些阵列激光器的输出耦合到一只光纤(如图1所示)，或是将各个激光器的输出分别耦合到集束光纤的各个光纤，再将集束光纤耦合到一个光纤。这两种方法结构复杂，技术条件要求高，价格昂贵，而且耦合效率低(很难超过60％)。

不论是单激光器或是阵列激光器的光源，由于光纤不能小角度弯曲、易于损坏，体积不易做得紧凑，保养和维修的难度大。

发明内容

基于上述现有技术的缺陷，本实用新型目的在于提供一种可得到单束大功率激光作为光源的装置。

本实用新型的功率半导体激光光源装置包括，半导体激光器部件，发射出激光作为光源；第一透镜部件，位于激光前行方向上设置，用于将从该半导体激光部件发射出的激光调整为平行于光轴的平行光；第二透镜部件，位于激光前行方向上该第一激光部件的前方，将从该第一透镜部件射出的平行光会聚至其焦点上；特征在于还包括：具有一个微型混光透镜组，其位于所述第二透镜部件的焦点上，将会聚至该焦点的激光合成成按固定发射角的单束激光。

另外，配合变焦镜头，可构成光发射角度可变的多用途激光光源。

本实用新型的有益效果之处在于克服了使用光纤方法的缺点，设定一种光学机构，利用一个特制的微型混光透镜组，直接将各束激光混合成按固定发射角的单束激光。它可以直接用做照明光源，为半导体激光器用于照明光源提供了一种结构紧凑、简单可靠、耗费低、且易于实现小型化的途径。

附图说明

图1是传统的采用光纤的半导体激光光源的示意图；

图2是本使用新型的无纤半导体激光光源的示意图；

图3是本使用新型的采用的微型混光透镜组的示意图；

图4是本使用新型实施例的示意图。

图中主要标记所示

1激光器部件

2第一透镜部件

3第二透镜部件

4微型混光透镜组

41柱透镜层

42柱透镜层

5焦距可变的出光透镜

具体实施方式

参照附图对本实用新型的实施方式进行进一步的阐释。

如图3所示，本实用新型所设计的装置——微型混光透镜组4，由双层微型矩形柱透镜阵列组成，透镜尺寸为5×5-10×10微米，柱透镜层41和柱透镜层42的曲面轴向互相垂直。二者的焦距可以相同也可以根据需要做成不同的焦距。垂直透过微型混光透镜组的激光，依据柱透镜层41和柱透镜层42的焦距，在垂直和水平两个方向按各自规定的发散角射出。由于各微型柱透镜的侧壁与入射光平行，不会影响光的透射，出射光的功率几乎没有衰减。通过各个透镜的光束的光程一致，没有通过光纤时出现的干涉现象，出射光的质量(均匀性)没有改变。

依据本实用新型的原理，激光器部件1发射的激光，通过第一透镜部件2形成平行的光束，通过第二透镜部件3投射到在其焦点的微型混光透镜组4，微型混光透镜组4输出的光束在垂直和水平两个方向按微型混光透镜4规定的发散角射出。

其后通过焦距可变的出光透镜5将输出光束按一定的发射角发射。不同焦距的焦距可变的出光透镜5发射的光束角度不同。

实施例1

图4所示为根据本实用新型的一个实施例。如图所示，所示激光器部件1为线阵激光器，由5个独立的、光轴平行放置的半导体激光器单元组成，其中每个激光器单元的输出功率为2W。在其前端，在每个激光器单元的光发射方向上，平行于激光器光轴、距离等于准直透镜焦距的位置上放置一个焦距为8mm的微透镜，构成微透镜阵列，作为第一透镜部件2。通过该微透镜阵列的各个激光器的激光是相互平行的准直激光束。其后设置焦距为30mm的聚焦透镜，作为第二透镜部件3，该聚焦透镜将各个激光器发射的、相互平行的激光，会聚到放置在焦点上的微型混光透镜组4，其中该微型魂光透镜组4为一个为直径为1mm、厚度为1.5mm的圆形薄膜，由如图3所示的双层微透镜采用微加工技术制成。