半导体激光器模块的空间合束方法与流程

专利2025-08-09  23


本申请涉及光学,具体涉及一种半导体激光器模块的空间合束方法。


背景技术:

1、半导体激光器在通讯、军事、医疗等领域越来越广泛,半导体激光器作为一种半导体元器件,市场对半导体激光器的应用需求不断增加。近年来,高功率、高光束质量的半导体激光器得到了飞速发展。

2、在相关技术中,半导体激光器模块的空间合束方法是将多个半导体激光器输出的光与光纤耦合的半导体激光器模块进行熔接,并在半导体激光器模块的壳体内部并列设置多个半导体激光器。若要增大输出功率,一方面可以增多半导体激光器的设置数量,另一方面也可以增大单个半导体激光器的输出功率。

3、然而,通过在半导体激光器模块中增加半导体激光器的数量,或增大单个半导体激光器的输出功率的方法,均会受到半导体激光器模块整体空间限制,从而影响最大输出功率,因此,如何在不改变半导体激光器模块尺寸大小的情况下,增加半导体激光器模块的输出功率,是目标亟待解决的技术问题。


技术实现思路

1、本申请实施例提供一种半导体激光器模块的空间合束方法,以解决在半导体激光器模块整体空间不变的情况下,无法增加半导体激光器模块的输出功率的技术问题。

2、在一方面,为了解决上述技术问题,本申请实施例提供了一种半导体激光器模块的空间合束方法,所述半导体激光器模块包括一路第一光路、至少一路第二光路以及一路第三光路,所述半导体激光器模块中沿所述第一光路依次设有第一半导体激光器芯片、第一透镜、第二透镜,所述半导体激光器模块中沿所述第二光路依次设有第二半导体激光器芯片、所述第一透镜、第三透镜、反射镜,所述半导体激光器模块中沿所述第三光路依次设有偏振分光镜和第四透镜,所述半导体激光器模块的空间合束方法,包括以下步骤:

3、获取所述第二透镜所处的非球面曲线顶点的第一曲率半径,和所述第三透镜所处的非球面曲线顶点的第二曲率半径;

4、根据所述第一曲率半径确定在所述第一光路中对所述第二透镜的第一调节指令,根据所述第二曲率半径确定在所述第二光路中对所述第三透镜的第二调节指令;

5、根据所述第一调节指令和所述第二调节指令,分别在所述第一光路和所述第二光路中对所述第二透镜和所述第三透镜进行调节;

6、控制所述第一半导体激光器芯片发出的第一光束,分别经由所述第一透镜、调节后的所述第二透镜传入至所述偏振分光镜,控制所述第二半导体激光器芯片发出的第二光束,依次经由所述第一透镜、调节后的所述第三透镜、所述反射镜传入至所述偏振分光镜,以通过所述偏振分光镜将所述第一光束和所述第二光束偏振合束至所述第三光路中形成第三光束,并使所述第三光束经由所述第四透镜耦合进入光纤中。

7、在本发明实施例中,所述第二透镜和所述第三透镜为准直和反射一体透镜。

8、在本发明实施例中,所述准直和反射一体透镜为离轴抛物面透镜。

9、在本发明实施例中,所述根据所述第一曲率半径确定在所述第一光路中对所述第二透镜的第一调节指令,根据所述第二曲率半径确定在所述第二光路中对所述第三透镜的第二调节指令的步骤,包括:

10、根据所述第一曲率半径确定所述第二透镜的第一离轴量,根据所述第二曲率半径确定所述第三透镜的第二离轴量;

11、基于所述第一离轴量确定在所述第一光路中对所述第二透镜的第一调节指令,基于所述第二离轴量确定在所述第二光路中对所述第三透镜的第二调节指令。

12、在本发明实施例中,在所述根据所述第一曲率半径确定所述第二透镜的第一离轴量,根据所述第二曲率半径确定所述第三透镜的第二离轴量的步骤之前,所述方法还包括:

13、确定所述第二透镜和所述第三透镜对应的非球面曲线;

14、在所述非球面曲线为抛物面曲线的情况下,确定抛物面曲线的曲线方程式;

15、所述曲线方程式包括:z2=2x/c;

16、其中,所述x和所述z分别为所述抛物面曲线在预设坐标系中的横纵坐标值,所述c为所述抛物面曲线顶点的曲率半径的倒数。

17、在本发明实施例中,所述根据所述第一曲率半径确定所述第二透镜的第一离轴量,根据所述第二曲率半径确定所述第三透镜的第二离轴量的步骤,包括:

18、根据所述第一曲率半径、所述曲线方程式,以及所述第二透镜的第一焦点在所述预设坐标系中的第一横坐标,确定所述第二透镜在所述预设坐标系中的第一纵坐标,将所述第一纵坐标确定为所述第二透镜的第一离轴量;

19、根据所述第二曲率半径、所述曲线方程式,以及所述第三透镜的第二焦点在所述预设坐标系中的第二横坐标,确定所述第三透镜在所述预设坐标系中的第二纵坐标,将所述第二纵坐标确定为所述第三透镜的第二离轴量。

20、在本发明实施例中,在所述根据所述第一调节指令和所述第二调节指令,分别在所述第一光路和所述第二光路中对所述第二透镜和所述第三透镜进行调节的步骤之后,所述方法还包括:

21、沿所述第一光路方向对所述第二透镜进行微调,以使所述第二透镜将所述第一半导体激光芯片的输出功率耦合至最大;

22、沿所述第二光路方向对所述第三透镜进行微调,以使所述第三透镜将所述第二半导体激光芯片的输出功率耦合至最大。

23、在本发明实施例中,所述第二光路还包括半波片,所述半波片位于所述反射镜和所述偏振分光镜之间。

24、在本发明实施例中,所述第三光路还包括剥模器,所述剥模器用于将经由所述第四透镜的所述第三光束耦合进入所述光纤中。

25、在本发明实施例中,所述第四透镜为准直透镜,所述准直透镜用于将所述第三光束会聚入所述剥模器中。

26、本申请实施例提供了一种半导体激光器模块的空间合束方法,通过获取半导体激光器模块中第二透镜的第一曲率半径和第三透镜的第二曲率半径,以确定第一调节指令和第二调节指令,从而可以根据第一调节指令和第二调节指令对第二透镜和第三透镜进行调节,进而可以通过控制第一半导体激光器芯片发出的第一光束经由第一透镜、调节后的第二透镜传入至偏振分光镜,控制第二半导体激光器芯片发出的第二光束依次经由第一透镜、调节后的第三透镜、反射镜传入至偏振分光镜,以通过偏振分光镜将第一光束和第二光束偏振合束至第三光路中形成第三光束,并使第三光束经由第四透镜耦合进入光纤中,如此即可实现在不改变半导体激光器模块尺寸大小的情况下,增加半导体激光器模块的输出功率的目的。



技术特征:

1.一种半导体激光器模块的空间合束方法,其特征在于,所述半导体激光器模块包括一路第一光路、至少一路第二光路以及一路第三光路,所述半导体激光器模块中沿所述第一光路依次设有第一半导体激光器芯片、第一透镜、第二透镜,所述半导体激光器模块中沿所述第二光路依次设有第二半导体激光器芯片、所述第一透镜、第三透镜、反射镜,所述半导体激光器模块中沿所述第三光路依次设有偏振分光镜和第四透镜,所述半导体激光器模块的空间合束方法,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的半导体激光器模块的空间合束方法,其特征在于,所述第二透镜和所述第三透镜为准直和反射一体透镜。

3.根据权利要求2所述的半导体激光器模块的空间合束方法,其特征在于,所述准直和反射一体透镜为离轴抛物面透镜。

4.根据权利要求3所述的半导体激光器模块的空间合束方法,其特征在于,所述根据所述第一曲率半径确定在所述第一光路中对所述第二透镜的第一调节指令,根据所述第二曲率半径确定在所述第二光路中对所述第三透镜的第二调节指令的步骤,包括:

5.根据权利要求4所述的半导体激光器模块的空间合束方法,其特征在于,在所述根据所述第一曲率半径确定所述第二透镜的第一离轴量,根据所述第二曲率半径确定所述第三透镜的第二离轴量的步骤之前,所述方法还包括:

6.根据权利要求5所述的半导体激光器模块的空间合束方法,其特征在于,所述根据所述第一曲率半径确定所述第二透镜的第一离轴量,根据所述第二曲率半径确定所述第三透镜的第二离轴量的步骤,包括:

7.根据权利要求1-6任一项所述的半导体激光器模块的空间合束方法,其特征在于,在所述根据所述第一调节指令和所述第二调节指令,分别在所述第一光路和所述第二光路中对所述第二透镜和所述第三透镜进行调节的步骤之后,所述方法还包括:

8.根据权利要求7所述的半导体激光器模块的空间合束方法,其特征在于,所述第二光路还包括半波片,所述半波片位于所述反射镜和所述偏振分光镜之间。

9.根据权利要求8所述的半导体激光器模块的空间合束方法,其特征在于,所述第三光路还包括剥模器,所述剥模器用于将经由所述第四透镜的所述第三光束耦合进入所述光纤中。

10.根据权利要求9所述的半导体激光器模块的空间合束方法,其特征在于,所述第四透镜为准直透镜,所述准直透镜用于将所述第三光束会聚入所述剥模器中。


技术总结
本申请实施例公开了一种半导体激光器模块的空间合束方法,包括获取第二透镜的第一曲率半径和第三透镜的第二曲率半径,以确定第一调节指令和第二调节指令,根据第一调节指令和第二调节指令对第二透镜和第三透镜进行调节,控制第一半导体激光器芯片发出的第一光束经由第一透镜、调节后的第二透镜传入至偏振分光镜,控制第二半导体激光器芯片发出的第二光束依次经由第一透镜、调节后的第三透镜、反射镜传入至偏振分光镜,以通过偏振分光镜将第一光束和第二光束偏振合束至第三光路中形成第三光束,并使第三光束经由第四透镜耦合进入光纤中。采用本发明,能够在不改变半导体激光器模块尺寸大小的情况下,增加半导体激光器模块的输出功率。

技术研发人员:李宁,王文娟,闫大鹏
受保护的技术使用者:武汉锐科光纤激光技术股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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