[发明专利]一种可重复使用的大功率半导体激光器光纤输出模块

说明书

技术领域

本发明涉及激光器领域，特别是可重复使用的大功率半导体激光器光纤输出模块。

背景技术

半导体激光器以其体积小、重量轻和转换效率高等优点，应用于工业和军事的各个方面。但由于半导体激光器自身缺陷，慢轴方向的光束质量远差于快轴方向，输出光斑为非对称光斑，能量分布不均匀，限制了它在一些对光束质量要求较高场合的应用。通过光纤输出的光具有光斑圆化，能量分布均匀的优点，同时它还可实现任意角度，较长距离的传输，因此通过光纤输出的光可很好地运用于工业加工中的激光切割和激光打孔等方面。同时作为泵浦源，光纤输出的光也可直接输入光纤激光器，实现高效率泵浦。因此半导体激光器耦合光纤输出技术的研究成为了激光应用研究的一个重要方向。随着工业的发展，人们对固体和光纤激光器输出功率和效率的要求越来越高，这就对作为泵浦源的半导体激光器输出功率和光束质量的要求也越来越高。总之，对单光纤中输出高功率的半导体激光模块的需求越来越急迫。

目前，单光纤实现高功率输出的半导体激光器模块主要存在以下几方面的问题：1)作为耦合单元的半导体激光器Bar条光斑不对称，不能直接进光纤，需要光束变换系统将光切割重排，由于光束变换系统造价昂贵、装调复杂，这无疑增加了系统的成本和调试难度；2)功率超过60W的激光器均需水冷系统进行冷却，这使得整个系统的体积增加，重量加大，实际应用不方便；3)尽管半导体激光器具有长寿命，但也难免会出现质量较差的激光器，一般的系统不容易更换激光器，一旦系统中出现劣质激光器，这将会导致整个系统的性能下降。目前，美国专利“semiconductor diode lasers with a specificgeometry，US6124973，Frannhofer，2000；Modular diode laser assembly，US0268946，nlight，2007；Diode laser arrangement with a plurality of diode laser arrays，US689822，Jenoptik Laserdiode GmbH，2005”中只有一个底座，底座上只有一排激光器激射，功率较低。

因此，研制出一种多个半导体激光器空间耦合单光纤实现大功率输出，无水冷，可重复利用的激光模块势在必行。

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明的目的就在于提出一种可重复利用的、无水冷、小体积、多激光器耦合进一根光纤，可实现高功率高亮度输出的半导体激光器模块，以应用于一些对光源体积、光束质量和功率要求较高的场合。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是，可重复使用的大功率半导体激光器光纤输出模块包括激光光束整形系统、聚焦系统、上阶梯底座、下阶梯底座，上阶梯底座与下阶梯底座通过彼此的上端面相扣合，激光光束整形系统安装在上、下阶梯底座的台阶上，聚焦系统位于上、下阶梯底座外的出射光的方向上，所说的下阶梯底座上的台阶交错分布，不同侧的台阶在下阶梯底座中间彼此的接触面呈V形，整个台阶接触面呈V字形波浪，所说的上阶梯底座跟下阶梯底座结构相同。

本发明的有益效果：本发明可重复利用、无水冷、体积小、可实现高功率高亮度输出，以应用于一些对光源体积、光束质量和功率要求较高的场合。采用多个半导体激光器单管耦合，不需光束切割重排，可以直接进光纤，很好地解决光束变换系统的问题；采用C-Mount封装的激光器，去掉了极不便利的水冷系统，同时也减小了系统的体积和重量；整个系统激光器采用无重叠组合，可随意更换激光器，而不影响其他，保证了系统的整体性能；同时此模块可实现重复使用，增长了使用寿命；有四排激光器，功率提高了四倍，这四排激光器中，任意一排与其相邻的激光器交错排列，与其对角线上的激光器呈对称排列，这种排列使整体结构变得十分紧凑，减小光程，同时也使各个激光器产生的热量分散，便于散热。

附图说明

图1是本发明的可重复使用的大功率半导体激光器光纤输出模块的整体结构图。

图2是本发明的半导体激光器单管示意图。

图3是本发明的同一底座同侧激光器放置位置示意图。

图4是本发明的单个激光器输出快慢轴准直后经直角棱镜偏转光轴的光路传播示意图。

图5是本发明的阶梯底座示意图。

图6是本发明的同一阶梯底座的激光光束整形系统的安装位置示意图。

图7是本发明的两个阶梯扣合后同侧激光器的位置示意图。