[实用新型]一种高功率半导体激光器系统

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体激光器技术领域，具体涉及一种高功率半导体激光器面阵系统。

背景技术

高功率半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长等优点，成为新世纪发展快、成果多、学科渗透广、应用范围大的核心器件，已广泛用于激光加工、激光医疗、激光显示及科学研究领域。

在激光脱毛应用中常会将多个半导体激光器平行排列组合使用来实现大光斑的半导体激光光源，当多个半导体激光器排列使用时，所产生的叠加光斑中间会产生暗区（参考图1,3为在工作平面2上产生的暗区），一方面是因为相邻的半导体激光器之间存在间隙，该间隙会导致光斑存在暗区；另一方面是因为半导体激光器发出的光斑的光强呈高斯分布，即光强从中心至四周依次递减，会导致相邻半导体激光器的光斑之间存在暗区。叠加光斑的暗区会影响光斑均匀性，限制了其在激光医疗领域、侧泵和表面加工领域等对光斑均匀性要求较高的应用中的推广。目前，为了消除上述暗区对光斑质量的影响，通常可以采用光学整形的方法，在半导体激光器的出光方向上加合束镜、棱镜、扩束镜等来实现对光斑质量的优化，达到消除中间暗区的目的。此种方法增加了光学整形模块，会使系统的体积较大，成本较高。

实用新型内容

为了克服现有技术不足，本发明提供了一种高功率半导体激光器系统，来消除相邻半导体激光器平行排列组合使用时产生的光斑中间的暗区，优化了光斑的均匀度。具体的技术方案为：

     一种高功率半导体激光器系统包括自下而上依次设置的下通水块，半导体激光器模块，上通水块；所述半导体激光器模块为多个半导体激光器依次水平排列，且相邻的两个半导体激光器呈V型摆放，上述相邻的两个半导体激光器发出的两束激光光束的中心光轴存在交点；所述的相邻两个半导体激光器阵摆放的V型角度θ取值范围为160°<θ<180°，使相邻的两个半导体激光器发出的光束在工作平面上形成的光斑有重叠区域，消除了由于相邻半导体激光器的间隙导致的中间暗区。

所述的半导体激光器模块中的半导体激光器为半导体激光器垂直叠阵，半导体激光器垂直叠阵由多个半导体激光器单元垂直堆叠而成。所述的半导体激光器单元包括制冷片和激光芯片，制冷片包括制冷片主体，所述的制冷片主体为片状结构，在制冷片主体的一端设有芯片安装区，所述的激光芯片安装在芯片安装区。所述的制冷片材料为高导热率的金属材料。

所述的半导体激光器模块中的多个半导体激光器的电连接方式为串联连接。

所述的半导体激光器垂直叠阵可以为微通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵，也可以为宏通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵，所述的下通水块内和上通水块内均设有与半导体激光器垂直叠阵匹配的液体通道。微通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵与宏通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵的主要区别为制冷片结构不同，微通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵使用质量较高的去离子水做为制冷液，宏通道液体制冷型半导体激光器可以使用工业用自来水作为制冷液体。

所述的宏通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵中的半导体激光器单元采用宏通道型液体制冷片，所述的宏通道型液体制冷片为制冷片主体上分布有贯通制冷片上表面和下表面的通液孔，所述的相邻的半导体激光器单元的制冷片的通液孔依次连通，构成所述宏通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵的液体制冷通道，所述的制冷片的通液孔直径为0.3毫米—3毫米。所述宏通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵的液体制冷通道与下通水块的液体通道，以及上通水块的液体通道连通。

所述的微通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵中的半导体激光器单元采用微通道型液体制冷片，所述的微通道型液体制冷片的制冷片主体上设置有入液孔和出液孔，且制冷片内部分布有微小的液体制冷通道，所述的微小的液体制冷通道直径为0.1毫米—1毫米。所述制冷片内部微小的液体制冷通道与入液孔，出液孔相互连通；所述的多个半导体激光器单元的入液孔相互连通构成微通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵的入液通道，出液孔相互连通构成微通道液体制冷型半导体激光器垂直叠阵的出液通道，所述的入液通道，出液通道与下通水块的液体通道，以及上通水块的液体通道连通。

所述的半导体激光器模块的两侧分别各设有一块侧板，用于固定半导体激光器模块；所述的半导体激光器模块的背部安装有绝缘块，绝缘块上覆有正电极的引出电极和负电极的引出电极。

本实用新型具有以下优点：