[发明专利]一种用于半导体激光器的光束整形装置及整形方法

权利要求书

1.一种用于半导体激光器的光束整形装置，其特征在于，包括：光源、依次设置的快轴整形柱透镜和慢轴整形长方体双面微纳结构透镜；所述快轴整形柱透镜和慢轴整形长方体双面微纳结构透镜与光源三者的中心位于同一光轴；

所述快轴整形柱透镜为梯度折射率透镜，其透镜形状为圆柱体，且梯度折射率成环形均匀分布；

所述慢轴整形长方体双面微纳结构透镜为一透明长方体结构，其靠近所述快轴整形柱透镜的侧面上设有第一微纳结构，远离所述快轴整形柱透镜的侧面上设有第二微纳结构；所述第一微纳结构包括上中下三个部分，其中中间部分为无结构区域，上部分和下部分的微纳结构相同但方向相反，均由多层半扇形结构叠加组合而成；所述第二微纳结构包括左中右三个部分，其中中间部分为无结构区域，左部分和右部分为微纳结构相同但方向相反的多层阶梯状光栅结构。

2.根据权利要求1所述的光束整形装置，其特征在于，每层所述半扇形结构的截面为八层阶梯结构。

3.根据权利要求1所述的光束整形装置，其特征在于，每层所述阶梯状光栅结构的截面为八层阶梯结构。

4.根据权利要求1所述的光束整形装置，其特征在于，第一微纳结构的中间部分与上部分以及下部分之间各设有一个三层阶梯结构，两个所述三层阶梯结构相对设置。

5.根据权利要求1所述的光束整形装置，其特征在于，所述第一微纳结构为正方形且其边长为所述快轴整形柱透镜底面直径的2.5～3倍。

6.根据权利要求5所述的光束整形装置，其特征在于，所述第二微纳结构为正方形且其边长为第一微纳结构边长的1.5～1.8倍。

7.根据权利要求1-6任一项所述的光束整形装置，其特征在于，所述慢轴整形长方体双面微纳结构透镜的制作方法包括激光直写系统灰度掩模直写方法、光刻和干法刻蚀方法、电子束光刻和干法刻蚀方法中的任一种。

8.根据权利要求1所述的光束整形装置，其特征在于，所述光源包括单片式半导体激光器、一维线阵列半导体激光器和光纤激光器中的任一种。

9.一种光束整形方法，其特征在于，该方法基于权利要求1-8任一项所述的光束整形装置实现，具体包括以下步骤：

激光光源发出的长条形光斑，通过快轴整形柱透镜进行快轴方向上的光束的准直和发散角的压缩；

经过快轴整形柱透镜的光束通过慢轴整形长方体双面微纳结构透镜，光束通过第一微纳结构时，上下半扇形结构，将对光束进行折转作用，中间部分光束传播方向不变；

经过分割的光束到达第二微纳结构之前，透过透明长方体进行光束传播方向的重排；第二微纳结构对分割和重排后的光束方向进行校正，使折转光束沿着快轴方向达到均匀分布。