CN207216168U - 一种半导体激光器的整形系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种半导体激光器的整形系统，该系统包括在同一光路上依次设置的产生激光的激光二极管、对初始激光进行准直的准直透镜、对准直后的激光束进行聚焦的第一透镜和第二透镜，另外在第一透镜和第二透镜之间还设置有起空间滤波作用的光阑；并且，在该光路上还至少设有一对对激光束起压缩或扩束作用的棱镜对，所述棱镜对间隙设置于所述准直透镜之后，或者间隙设置于所述第二透镜之后。该半导体激光器的整形系统结构简单，在使用过程中安装方便、装调容易、易于实现、结构紧凑、成本较低，能产生高质量的光束输出。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种半导体激光器的整形系统，属于激光光束整形技术领域。
背景技术
半导体激光器又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器。由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。常用工作物质有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。 半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。同质结激光器和单异质结激光器在室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。
半导体激光器可采用简单的注入电流的方式来泵浦其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成，并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。
半导体激光器因其光电转换效率高，覆盖波长范围广、使用寿命长、能高速调制、体积小、重量轻、价格便宜等原因，已经得到了越来越广泛的应用。但半导体激光器由于其发光机理，光束质量较差，其输出往往伴有较强的杂散光，且快慢轴的发散角不同，限制了它在一些需要高质量光束的领域的应用，比如生物医疗领域等。为了解决这个问题，通常会应用半导体激光器的输出光耦合进光纤中，做成光纤耦合激光器来代替半导体激光器，光纤耦合半导体激光器的输出光束质量好，杂散光少，但制成工艺难度较大，成本较高。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种半导体激光器的整形系统。
本发明的上述目的，其得以实现的技术解决方案：一种半导体激光器的整形系统，该系统包括在同一光路上依次设置的产生激光的激光二极管、对初始激光进行准直的准直透镜、对准直后的激光束进行聚焦的第一透镜和第二透镜，另外在所述第一透镜和第二透镜之间还设置有起空间滤波作用的光阑；并且，在该光路上还至少设有一对对激光束起压缩或扩束作用的棱镜对，所述棱镜对间隙设置于所述准直透镜之后，或者间隙设置于所述第二透镜之后。
优选地，所述激光二极管为半导体激光器。
优选地，所述准直透镜为非球面准直透镜。
优选地，所述非球面准直透镜具有正的光焦度，有效焦距为2mm-5mm。
优选地，所述光阑为小孔或狭缝。
优选地，所述光阑位于所述第一透镜和第二透镜的焦点处。
优选地，所述第一透镜为球面镜或柱面镜。
优选地，所述第二透镜为球面镜或柱面镜。
优选地，每对所述棱镜对包括第一棱镜和第二棱镜。
优选地，所述第一棱镜和第二棱镜对称设置。
本实用新型技术方案的优点主要体现在：该整形系统能产生高质量的光束输出，该整形系统结构简单，在使用过程中安装方便、装调容易、易于实现、结构紧凑、成本较低，可以有效地实现激光的整形和扩束，可应用于对于光束质量要求高的仪器设备中。
附图说明
图1是本实用新型半导体激光器整形系统的结构示意图。
图2是本实用新型半导体激光器整形系统的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本实用新型技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。
本实用新型揭示了一种半导体激光器的整形系统，如图1和图2所示，该系统包括在同一光路上依次设置的产生激光的激光二极管1、对初始激光进行准直的准直透镜2、对准直后的激光束进行聚焦的第一透镜3和第二透镜5，另外在所述第一透镜3和第二透镜5之间还设置有起空间滤波作用的光阑4；并且，在该光路上还至少设有一对对激光束起压缩或扩束作用的棱镜对6，每对所述棱镜对6的位置可选择性设置，在本技术方案中，所述激光二极管1优选为半导体激光器。
实施例1：
如图1所示，该系统包括在同一光路上依次设置的产生激光的激光二极管1、对初始激光进行准直的准直透镜2、对准直后的激光束进行聚焦的第一透镜3和第二透镜5，另外在第一透镜3和第二透镜5之间还设置有起空间滤波作用的光阑4；并且，在该光路上还至少设有一对对激光束起压缩或扩束作用的棱镜对6。
每对所述棱镜对6的位置可选择性设置，每对所述棱镜对6优选为间隙设置于所述第二透镜5之后，所述棱镜对6的个数可以为一对或多对，在本技术方案中，所述棱镜对6的个数优选为一对，每对所述棱镜对包括第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和第二棱镜对称设置。在本技术方案中，所述激光二极管1优选为半导体激光器。
所述激光二极管1发出激光，经所述准直透镜2准直后形成准直激光束，在本技术方案中，所述准直透镜2优选为非球面准直透镜，所述非球面准直透镜2具有正的光焦度，有效焦距为2mm-5mm。
该准直激光束经所述第一透镜3聚焦得到聚焦激光束，将所述光阑4放置于所述第一透镜3和第二透镜5的中间高斯光束的束腰处，所述光阑4为小孔或狭缝，在本技术方案中，所述光阑4优选为狭缝，所述狭缝方向作用于所述激光二极管1的快轴方向。
由于激光二极管快轴方向发散角大，经准直透镜后的准直激光束波形不是标准的高斯形状，并且光束经过透镜会聚后，在高斯光束的边部会形成条纹，在高斯光斑的中央垂直于光束快轴方向设置一个狭缝，光束边部的条纹则被挡住，因此利用空间滤波的原理，产生高质量的光束。
该聚焦激光束经所述光阑4空间滤波后得到高质量聚焦激光束，该高质量聚焦激光束再经所述第二透镜5准直后得到高质量准直激光束，所述第一透镜3的像方焦点和第二透镜5的物方焦点重合，所述第一透镜3和第二透镜5的作用方向包括所述激光二极管1的快轴方向。所述第一透镜3为球面镜或柱面镜，在本技术方案中，所述第一透镜3优选为球面镜。所述第二透镜5为球面镜或柱面镜，在本技术方案中，所述第二透镜5优选为球面镜。所述第一透镜3和第二透镜5的焦距f范围为5mm～20mm，所述光阑4位于所述第一透镜3和第二透镜5的焦点处。根据使用过程中的实际需求，选择合适的球面镜、柱面镜、小孔光阑或狭缝。
该高质量准直激光束入射所述棱镜对6，调节所述棱镜对的倍数，压缩或扩束某一方向的光束，经所述棱镜对6压缩或扩束后得到高质量的准直圆光斑激光束或一定长宽比的准直椭圆光斑激光束。在本技术方案中，所述棱镜对6的倍数为1.5～4倍，选择不同倍数的棱镜对进行光束一维或二维的压缩或扩束，可以得到圆光斑或不同长宽比的椭圆光斑。
实施例2：
如图2所示，该系统包括在同一光路上依次设置的产生激光的激光二极管1、对初始激光进行准直的准直透镜2、对准直后的激光束进行聚焦的第一透镜3和第二透镜5，另外在所述第一透镜3和第二透镜5之间还设置有起空间滤波作用的光阑4；并且，在该光路上还至少设有一对对激光束起压缩或扩束作用的棱镜对6。
每对所述棱镜对6的位置可选择性设置，在本技术方案中，每对所述棱镜对6优选为间隙设置于所述准直透镜2之后，所述棱镜对6的个数可以为一对或多对，在本技术方案中，所述棱镜对6的个数优选为一对，每对所述棱镜对包括第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和第二棱镜对称设置。在本技术方案中，所述激光二极管1优选为半导体激光器。
所述激光二极管1发出激光，经所述准直透镜2准直后形成准直激光束，在本技术方案中，所述准直透镜2优选为非球面准直透镜，所述非球面准直透镜2具有正的光焦度，有效焦距为2mm-5mm。
该准直激光束入射所述棱镜对6，调节所述棱镜对的倍数，压缩或扩束某一方向的光束，经所述棱镜对6压缩或扩束后得到准直圆光斑激光束或一定长宽比的准直椭圆光斑激光束。在本技术方案中，所述棱镜对6的倍数为1.5～4倍，选择不同倍数的棱镜对进行光束的快轴方向或慢轴方向进行压缩或扩束，可以得到圆光斑或不同长宽比的椭圆光斑。
所述准直圆光斑激光束或一定长宽比的准直椭圆光斑激光束经过所述第一透镜3聚焦得到聚焦激光束，将所述光阑4放置于所述第一透镜3和第二透镜5的中间高斯光束的束腰处，所述光阑4为小孔或狭缝，在本技术方案中，所述光阑4优选为狭缝，所述狭缝方向作用于所述激光二极管1的快轴方向。
由于激光二极管快轴方向发散角大，经准直透镜后的准直激光束波形不是标准的高斯形状，并且光束经过透镜会聚后，在高斯光束的边部会形成条纹，在高斯光斑的中央垂直于光束快轴方向设置一个狭缝，光束边部的条纹则被挡住，因此利用空间滤波的原理，产生高质量的光束。
该聚焦激光束经所述光阑4空间滤波后得到高质量聚焦激光束，该高质量聚焦激光束再经所述第二透镜5准直后得到高质量准直圆光斑激光束或一定长宽比的准直椭圆光斑激光束。所述第一透镜3的像方焦点和第二透镜5的物方焦点重合，所述第一透镜3和第二透镜5的作用方向包括所述激光二极管1的快轴方向。所述第一透镜3为球面镜或柱面镜，在本技术方案中，所述第一透镜3优选为球面镜；所述第二透镜5为球面镜或柱面镜，在本技术方案中，所述第二透镜5优选为球面镜。所述第一透镜3和第二透镜5的焦距f范围为5mm～20mm，所述光阑4位于所述第一透镜3和第二透镜5的焦点处。根据使用过程中的实际需求，选择合适的球面镜、柱面镜、小孔光阑或狭缝。
该整形系统能产生高质量的光束输出，该整形系统结构简单，在使用过程中安装方便、装调容易、易于实现、结构紧凑、成本较低，可以有效地实现激光的整形和扩束，可应用于对于光束质量要求高的仪器设备中。
本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种半导体激光器的整形系统，其特征在于：该系统包括在同一光路上依次设置的产生激光的激光二极管（1）、对初始激光进行准直的准直透镜（2）、对准直后的激光束进行聚焦的第一透镜（3）和第二透镜（5），另外在所述第一透镜（3）和第二透镜（5）之间还设置有起空间滤波作用的光阑（4）；并且，在该光路上还至少设有一对对激光束起压缩或扩束作用的棱镜对（6），所述棱镜对（6）间隙设置于所述准直透镜（2）之后，或者间隙设置于所述第二透镜（5）之后。
2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的整形系统，其特征在于：所述激光二极管（1）为半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的整形系统，其特征在于：所述准直透镜（2）为非球面准直透镜。
4.根据权利要求3所述的一种半导体激光器的整形系统，其特征在于：所述非球面准直透镜（2）具有正的光焦度，有效焦距为2mm-5mm。
5.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的整形系统，其特征在于：所述光阑（4）为小孔或狭缝。
6.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的整形系统，其特征在于：所述光阑（4）位于所述第一透镜（3）和第二透镜（5）的焦点处。
7.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的整形系统，其特征在于：所述第一透镜（3）为球面镜或柱面镜。
8.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的整形系统，其特征在于：所述第二透镜（5）为球面镜或柱面镜。
9.根据权利要求1所述的一种半导体激光器的整形系统，其特征在于：每对所述棱镜对（6）包括第一棱镜和第二棱镜。
10.根据权利要求9所述的一种半导体激光器的整形系统，其特征在于：所述第一棱镜和第二棱镜对称设置。
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