CN102074896A - 一种半导体激光阵列复合耦合方法 - Google Patents
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Abstract
一种半导体激光阵列复合耦合方法属于激光技术应用领域。该方法的装置由N个激光巴条，N个条状反射镜和N个反射镜固定架组成；N为大于1的整数；N个相同的热传导冷却的激光巴条均水平放置，且N个相同的激光巴条之间相互平行放置，高度方向等间距排列；在每个热传导冷却的激光巴条的传播方向上都放置一个反射镜固定架，N个反射镜固定架之间相互平行；所述的反射镜固定架形状为在一个长方体中等间距掏空N个长方体，仅在反射镜固定架与对应激光巴条高度一致的位置固定一片条状反射镜，其余N-1个位置为空；反射镜固定架与激光的传播方向呈30°～45°角度放置。本方法在不降低寿命的情况下，提高了半导体激光器的功率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光阵列复合耦合技术，特别是指一种大功率半导体激光阵列复合耦合方法，属于激光技术应用领域。
背景技术
半导体激光器具有电光转换效率高、体积小、重量轻等优点，使得它的应用变得越来越广泛。但是，随着半导体激光器功率的不断提高，功率密度不断增大，散热及寿命问题成了影响半导体激光器，特别是大功率半导体激光器发展的关键问题。如何解决大功率半导体激光器的寿命问题成了目前研究的一个热点。
靠热传导冷却的半导体激光巴条，器件的寿命决定于发光单元自身的寿命，为4万小时；但是靠热传导冷却的半导体激光巴条，受冷却方式的限制，不能垂直叠加来增加激光功率，因此这种巴条的特点是寿命长，功率低。
在传统工艺中，为了提高半导体激光器的功率，是将半导体激光器的巴条进行密排，做成面阵，采用微通道冷却。这种方式减小了半导体激光器的体积，提高了功率，但同时也降低的半导体激光器的寿命。半导体激光器微通道热沉冷却普遍采用五层具有不同内部结构的高导热矩形无氧铜薄片组合在一起构成微通道的结构，每层的厚度在0.2～0.3mm之间。微通道结构本身参与导电，必须采用去离子水冷却，去离子水对无氧铜薄片具有一定的腐蚀性，导致器件的寿命降为2万小时，因此，采用微通道冷却方式在提高输出功率的同时降低了器件的寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服传统方法影响器件寿命的缺点，提供一种将半导体激光器阵列复合耦合方法。本发明在提高半导体激光器功率的同时，提高了器件的寿命。
为了实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：
本发明提供了一种半导体激光阵列复合耦合方法，其特征在于：采用如下半导体激光阵列复合耦合装置进行耦合，该装置由N个激光巴条，N个条状反射镜和N个反射镜固定架组成；N为大于1的整数，具体值需要通过公式-
计算得出，Qslow代表所用激光巴条在慢轴方向的光参数乘积，Qfast代表所用激光巴条在快轴方向的光参数乘积；
N个相同的激光巴条均水平放置，且N个相同的激光巴条之间相互平行放置，高度方向等间距排列；
在每个激光巴条的传播方向上都放置一个反射镜固定架，N个反射镜固定架之间相互平行；
所述的反射镜固定架形状为在一个长方体中等间距掏空N个长方体，仅在反射镜固定架与对应激光巴条高度一致的位置固定一片条状反射镜，其余N-1个位置为空；
所述的条状反射镜，表面镀有针对激光巴条发出激光波长的反射膜，长度大于激光巴条所发射激光在慢轴方向的长度，使慢轴方向的光能够被反射镜完全反射，高度方向大于激光巴条所发射的经过快轴准直的激光的宽度，使快轴方向的光能够被反射镜完全反射；
反射镜固定架与激光的传播方向呈一定角度放置，角度为30°～45°，通过反射镜，将水平位置不同，高度不同的光束，复合耦合成水平位置相同，高度均匀排列半导体激光阵列。
所述的激光巴条，采用热传导冷却方式，包括发光单元、正负电极、快慢轴准直镜、传导热沉，提高了半导体激光器的整体寿命。
所述的反射镜固定架结构为目字形状，即在长方体中等间距掏空N个长方体，其间距大小与N个巴条之间的间距相等，N个长方体在高度方向与N个巴条高度对应，仅在反射镜固定架与对应激光巴条高度一致的位置固定一片条状反射镜，其余N-1个位置为空。反射镜固定架特征在于：用于固定条状反射镜，条状反射镜固定在反射镜固定架的特定位置，使得从某个激光巴条发射过来的激光被条状反射镜反射，而从其他激光巴条发射的激光从反射镜的上面或下面透过。
本发明通过反射镜，将水平位置不同，高度不同的光束，复合耦合成水平位置相同，高度方向均匀排列的半导体激光阵列。
本发明的装置，采用多个热传导冷却的激光巴条，与传统的以微通道冷却方式提高激光器功率的方法相比，在不降低激光输出功率的情况下，提高了半导体激光器的整体寿命；相对于单个的热传导冷却方式，在不降低寿命的情况下，提高了半导体激光器的功率。
附图说明
图1大功率半导体激光巴条；
图2条状反射镜；
图3反射镜固定架；
图4半导体激光阵列复合耦合装置等轴测视图
图5半导体激光阵列复合耦合装置俯视图
图6半导体激光阵列复合耦合装置侧视图
图中：1、激光巴条；2、条状反射镜；3、反射镜固定架；4、光路；5、发光单元；6、快慢轴准直镜；7、热传导热沉；8、负电极；9、正电极。
具体实施方式
下面结合附图，具体说明本发明的实施方式：
本实施例采用相同的如图1所示的5个激光巴条，具有相同的波长，相同的偏振方向。
首先，将5个激光巴条相互之间平行水平放置，且使其具有相同的传播方向，任意相邻两个巴条在高度方向等间距，如图4～图6所示。
第二步，在每个激光巴条的传播方向上都放置一个如图3所示的反射镜固定架，反射镜固定架上预留5个条状反射镜固定位置。但仅在与对应激光巴条高度一致的位置固定一片条状反射镜，其余4个位置为空，不放镜片，如图4所示。反射镜固定架与激光的传播方向呈45°放置，条状反射镜表面镀有对应激光波长的高反射膜，固定在反射镜固定架上，高度与光路上对应的激光巴条的高度一致，条状反射镜的大小以能够将对应光路上的光刚好完全反射为宜。
第三步，将5个激光巴条同时出光，通过45°反射镜，将水平位置不同，高度不同的光束，复合耦合成水平位置相同，高度均匀排列半导体激光阵列。
本实施例采用5个热传导冷却的激光巴条，比传统的以微通道冷却方式提高激光器功率的方法相比，将激光器的寿命提高到4万小时以上；相对于单个的热传导冷却方式的激光巴条，本实施例在不降低寿命的情况下，使激光器的总输出功率提高了5倍。
Claims (1)
1.一种半导体激光阵列复合耦合方法，其特征在于：采用如下半导体激光阵列复合耦合装置进行耦合，该装置由N个激光巴条，N个条状反射镜和N个反射镜固定架组成；N为大于1的整数；
N个相同的激光巴条均水平放置，且N个相同的激光巴条之间相互平行放置，高度方向等间距排列；
在每个激光巴条的传播方向上都放置一个反射镜固定架，N个反射镜固定架之间相互平行；
所述的反射镜固定架形状为在一个长方体中等间距掏空N个长方体，仅在反射镜固定架与对应激光巴条高度一致的位置固定一片条状反射镜，其余N-1个位置为空；
所述的条状反射镜，表面镀有针对激光巴条发出激光波长的反射膜，长度大于激光巴条所发射激光在慢轴方向的长度，使慢轴方向的光能够被反射镜完全反射，高度方向大于激光巴条所发射的经过快轴准直的激光的宽度，使快轴方向的光能够被反射镜完全反射；
反射镜固定架与激光的传播方向呈一定角度放置，角度为30°～45°，通过反射镜，将水平位置不同，高度不同的光束，复合耦合成水平位置相同，高度均匀排列半导体激光阵列。
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