[实用新型]一种半导体激光器阵列输出光束匀称化和光纤耦合装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体激光器阵列输出光束匀称化和光纤耦合装置。 

背景技术

以激光器的排布方向为x轴，由于半导体激光器一维阵列在x方向宽度(通常为10毫米)和光束发散角(通常为8-12°)与在y方向高度(大约为1微米)和光束发散角(通常为30-60°)差别很大，光纤耦合比较困难。传统的做法采用与激光器数量相同的光纤集合成一条光纤束。耦合时在半导体激光器阵列前在x方向平行放置一快轴准直透镜，将光纤与各个半导体激光器一一对准，各个半导体激光器的输出光一一耦合到光纤束的各个光纤里。这种方法的缺点是由于光纤束的端面面积大，单位面积上的输出能量低。 

为了提高光纤输出单位面积上的能量通常采用的方法是把半导体激光器阵列的输出光束在x方向上采用一光学器件进行分割，同时使分隔的光束在y方向上产生错位，通过另一光学器件分别把每个分隔的光束在y方向上叠加，重排后得到在x-y平面里匀称化光斑，通过聚焦器件耦合进一根光纤。这种方法的缺点是在考虑光束分隔数目时在x方向上要把所有半导体激光器的发光尺寸和两个邻近半导体激光器之间非发光区域尺寸都计算在内，对光纤输出单位面积上的能量提高有一定限制。 

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种半导体激光器一维阵列输出光束匀称化和光纤耦合装置。 

为达到上述目的，本实用新型一种半导体激光器阵列输出光束匀称化和光纤耦合装置，所述系统包括等间距平行排布为一维阵列的若干半导体激光器， 以所述激光器的排布方向为x轴，垂直于所述激光器组排布方向为z轴，所述的激光器输出的光束沿z轴方向传输； 

所述系统还包括所述激光器前端依次设置的快轴准直透镜、慢轴准直透镜、棱镜堆和重新指向光学器件以及对应所述重新指向光学器件的光束出口的聚焦透镜，所述聚焦透镜的光束出口设有光纤，其中 

所述快轴准直透镜，用于将各个所述激光器输出的光束进行y轴方向上的准直并将所述光束平行输出； 

所述慢轴准直透镜，用于将所述快轴准直透镜输出的所述光束进行x轴方向上的准直并将所述光束平行输出； 

所述棱镜堆，用于对所述慢轴准直透镜输出的所述光束进行在y-z平面内进行偏移，并输出所述光束，其中平行排布的所述光束分为三部分，中间部分的光束在y轴方向不发生偏移输出，两侧部分的光束发生相反方向的偏移输出； 

所述重新指向光学器件，用于对所述棱透镜输出的所述光束在x方向上进行相同角度的偏转，输出在x轴方向上重合的光束，所述光束在x-z和y-z平面里均平行； 

所述聚焦透镜，用于将所述重新指向光学器件输出的所述光束聚成一焦点，所述焦点输入所述光纤。 

进一步地，所述快轴准直透镜包括成一维阵列排布的准直柱透镜，其中，所述主激光器和各个所述子激光器的前端分别各自放置有一个准直柱透镜。 

进一步地，所述慢轴准直透镜包括成一维阵列排布的子柱透镜，其中，所述主激光器和各个所述子激光器的前端分别各自放置有一个柱透镜。 

进一步地，所述重新指向光学器件包括呈阶梯状的底座，所述底座的每个阶梯上设置有一个棱镜，所述棱镜和所述光束一一对应，所述棱镜将所述光束进行在x轴方向上的偏转，输出在x轴方向上重合的光束，所述光束在x-z和y-z平面里均平行。 

进一步地，所述重新指向光学器件包括呈阶梯状的底座，所述底座的每个阶梯上设置有一个反射镜，所述反射镜和所述光束一一对应，所述反射镜将所述光束进行在x轴方向上的偏转，输出在x轴方向上重合的光束，所述光束在x-z和y-z平面里均平行。 

进一步地，所述光纤的端面为平面、半球面、圆锥面。 

本实用新型的有益效果： 

本实用新型中棱镜堆的每个棱镜可以通过棱镜的内角和长度来控制对应激光器输出光束在y轴方向上的偏移量，在一定程度上可以补偿由半导体激光器一维阵列贴片过程和快轴准直透镜调节误差引起的输出光束在x方向上的弯曲现象，对输出光束进行匀称化。 

本实用新型在对导体激光器一维阵列进行光束匀称化时不用考虑两个相邻半导体激光器之间的非发光区域，通过棱镜堆对每个单独激光器在慢轴准直透镜后的准直输出光束的位置进行重新排列，尽可能使输出光束在y轴方向以高密度叠加，提高光束匀称化后单位面积上的能量密度和亮度，允许把光束耦合进入一根小芯径的光纤里。 

附图说明

图1是本实用新型一种半导体激光器阵列输出光束匀称化和光纤耦合装置的在x-z平面里半导体激光器一维阵列光束匀称化和光纤耦合示意图；