[发明专利]一种激光合束光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学应用技术领域，特别是涉及一种激光合束光学系统。

背景技术

半导体激光器具有电光转换效率高、体积小、质量轻以及可靠性强等优点，备受业界关注，主要应用于工业、医疗、国防等领域。

但目前，激光加工领域中使用到的大功率激光器大部分仍为CO₂激光器和光纤激光器，主要是由于半导体激光器的输出功率水平，达不到工业要求。但CO₂激光器和光纤激光器的电光转换效率较低，导致其耗电量大，使用成本偏高，因此如何提高半导体激光器的输出功率以达到工业应用要求，已迫在眉睫。

近年来，为提高半导体激光器的输出功率水平，空间合束、偏振合束及波长合束等相关技术逐渐应用到半导体激光器中，但现有技术中，对于空间合束和偏振合束，会限制合束光源的数量。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种激光合束光学系统，克服了现有技术对合束单元数量限制的问题，可有效提高激光输出功率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光合束光学系统，包括激光合束组件，所述激光合束组件包括N个激光器和合束镜，其中N为大于等于2的正整数；

N个所述激光器并行排列，分别用于产生不同波长光；

所述合束镜包括相互平行的第一镜面和第二镜面，各所述激光器产生的光平行传播，并斜入射至所述合束镜的第一镜面，在所述合束镜的所述第一镜面和所述第二镜面上由各激光器产生光的照射位置处分别设置有光学膜；

第i激光器产生的光从所述第一镜面透射入所述合束镜，并经所述合束镜各镜面依序多次反射后，从第N激光器产生的光在所述第二镜面上的照射位置处透射出，1≤i≤N，i为正整数。

可选地，在所述合束镜的所述第一镜面上第i激光器产生光的照射位置处设置用于增透第i激光器产生光的增透膜以及用于反射第1激光器至第i-1激光器所产生光的反射膜，1≤i≤N；

在所述合束镜的第二镜面上第j激光器产生光的照射位置处设置用于反射第1激光器至第j激光器所产生光的反射膜，1≤j≤N-1；

在所述合束镜的第二镜面上第N激光器产生光的照射位置处设置用于增透所有光的增透膜。

可选地，所述增透膜的光透过率大于等于99％，所述反射膜的反射率大于等于99％。

可选地，每两个激光器产生光束的间距l与所述合束镜的折射率n、厚度d、所述激光器产生光照射到所述合束镜的入射角θ具有如下关系：

可选地，在每一所述激光器与所述合束镜之间光路上设置反射元件，所述激光器产生光入射至所述反射元件，所述反射元件将光反射至所述合束镜的所述第一镜面。

可选地，所述反射元件的反射率大于等于99％。

可选地，还包括汇聚镜和光纤，所述汇聚镜用于将由所述合束镜输出的合束光汇聚，耦合入所述光纤。

可选地，所述汇聚镜包括球面透镜或者非球面透镜，或者所述汇聚镜包括两个可分离的柱面镜。

可选地，所述光纤为多模光纤，所述光纤的纤芯直径的范围为50μm～1000μm，包括端点值，数值孔径的范围为0.1～0.3，包括端点值。

可选地，至少包括第一激光合束组件和第二激光合束组件，还包括偏振合束器；

由所述第一激光合束组件输出的合束光、由所述第二激光合束组件输出的合束光分别入射至所述偏振合束器，所述偏振合束器将两路光汇合为一束光出射。

由上述技术方案可知，本发明所提供的激光合束光学系统，包括N个激光器和合束镜，其中，N个激光器并行排列，用于产生不同波长光；合束镜包括相互平行的第一镜面和第二镜面。各激光器产生的光平行传播，斜入射至合束镜的第一镜面，在合束镜的第一镜面和第二镜面上各激光器产生光的照射位置处分别设置有光学膜，使得第i激光器产生的光从第一镜面透射入合束镜，经过合束镜各镜面依序多次反射后，由第N激光器产生的光在第二镜面的照射位置处透射出，各激光器产生的不同波长光由合束镜该位置处透射出，形成合束光出射。

本发明激光合束光学系统采用波长合束方法，采用一个波长合束元件，实现多波长光合束。本激光合束光学系统对合束单元的数量不限制，克服了现有技术存在的缺点，能够有效提高激光输出功率。

附图说明