[发明专利]半导体激光阵列快慢轴光束参数乘积匀称化装置

说明书

技术领域

本发明涉及光束整形，特别是一种半导体激光阵列快慢轴光束参数乘积均匀化装置，属于激光技术应用领域。

背景技术

半导体激光一维阵列简称Bar，它由多个发光单元构成，每个发光单元在平行于有源层和垂直于有源层方向上的尺寸分别为100um-200um和1um，这导致其快轴上的发散角50～60度，慢轴上的发散角约5～10度。而半导体一维阵列正是由多个这样的发光单元沿平行于有源层方向集成，长度为10mm。半导体二维阵列简称半导体堆栈，它由多个Bar沿垂直有源层方向集成，并且根据Bar间的距离不同可分为密排型堆和非密排型堆。对于半导体激光一维阵列，其快轴的光束参数乘积BPPy为1～2mm·mrad，慢轴的BPPx为100～500mm·mrad。对于Bar数各不相同的半导体堆栈，其慢轴与快轴的光束参数乘积也相差几十到上百倍。光束参数乘积是衡量激光光束质量的一个重要指标，它反映了光束的聚焦能力。  光束参数乘积的值BPP为束腰半径与远场发散角的乘积。当经过光学变换系统传输时，总的光束参数乘积是不变的。

因此有必要均匀化快慢轴的光束参数乘积。目前较可行的方法是对光束进行分割、重排，通过增加快轴的光束参数乘积来降低慢轴的光束参数乘积以达到均匀化的目的。

目前国际上将半导体激光阵列快慢轴光束参数乘积均匀化的方法，例如阶梯反射镜技术，先经过微柱透镜实现快轴的准直，再通过两个对称的阶梯型反射镜实现输出光场的对称分布。光束经过第一个阶梯镜后被分割成N个单元，并被反射到快轴方向上，再经过第二个阶梯镜反射后传播方向变成慢轴方向且光束截面旋转了90度，由此实现了快慢轴的光束质量均匀化。这种方法是1998年由德国夫朗和费激光技术所发明。其缺点是阶梯镜镜面加工难度大，尤其在国内现有加工水平下难以实现。

折/返射整形技术，其思想是利用棱镜组的折反射通过两组棱镜来分割和重组光束。各片棱镜以斜边为基准依次按一定的距离错位放开。光束经过第一组棱镜后沿快轴方向成台阶型分布，然后出射光进入第二组棱镜按照同样的原理将光束在慢轴方向重排，结果使光参数积在慢轴方向上减小了1/n，在快轴方向上增加了n倍，由此实现了快慢轴上光束参数乘积的均衡，达到了整形目的。此方法结构简单，但是棱镜间的精确错位不好控制导致装配困难不好调节。此方法是由Apllo instrument公司的Peter Y.Wang提出的。与上述方法类似的还有Laserline公司发明的专利US5986794，同样存在装配困难、不好调节的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术缺点，提供了一种半导体激光阵列快慢轴光束参数乘积均匀化的装置。本装置在能够实现快慢轴的光束质量均匀化的同时，还具有易加工、易调节、装配简单的优点。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

对于半导体激光一维阵列1，本发明采取的技术方案如下：

半导体激光阵列快慢轴光束参数乘积匀称化装置，包括有半导体激光一维阵列1、准直快慢轴的第一微透镜阵列2和聚焦透镜组；其特征在于：还包括有第一平板玻璃堆A和第二平板玻璃堆B；其中，所述的第一平板玻璃堆A和第二平板玻璃堆B都是由N对玻璃平板沿玻璃平板厚度方向依次叠加而成，N是光束被分割的份数，每对玻璃平板均包括两个相同的、置于同一水平面且对应斜边和直角边分别平行并呈上下倒置放置的玻璃板；第一平板玻璃堆A和第二平板玻璃堆B相互垂直放置，第一平板玻璃堆A的厚度方向平行于半导体激光阵列的慢轴方向，第二平板玻璃堆B的厚度方向平行于半导体激光阵列的快轴方向；从半导体激光一维阵列1发出的光经准直快慢轴的第一微透镜阵列2准直后，通过第一平板玻璃堆A的直角边传入第一平板玻璃堆A，经第一平板玻璃堆A的斜边折射后从第一平板玻璃堆A的另一个直角边输出，第一平板玻璃堆A使光束产生了不同的偏移形成阶梯行光束，第二平板玻璃堆B使阶梯形光束变换为竖直排列的光束后进入聚焦透镜组。

所述的第一平板玻璃堆A和第二平板玻璃堆B中的每对玻璃平板的底角角度不同但总长度L是相同的，各对玻璃平板按照底角角度递增的顺序依次向两侧叠加，角度最大的玻璃板位于最外侧。

所述的第一平板玻璃堆A和第二平板玻璃堆B中的每对玻璃平板的底边大小不同但是底角相同且总长度L是相同的，各对玻璃平板按照底边从大到小的顺序依次由中间向两侧叠加，底边最小的玻璃板位于最外侧。