利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的装置及方法
专利汇可以提供利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 有关利用单光栅外腔反馈实现多 半导体 激光合束的装置及方法，属于半导体激光技术领域，半导体 激光器 模 块 与外腔反窥镜分别组成两个激光振荡腔，经由共同的光栅 角 色散作用和外腔反窥镜的反馈作用，从外腔反窥镜输出两束光束 质量 与单元光束相同、功率提高数倍的线偏振 激光束 ，再经由偏振合束镜，实现高功率、高光束质量的单激光束输出。本发明可实现全半导体激光波段范围内的合束，合束 波长 间隔窄，具有输出激光功率高、光束质量好的优点，同时采用一个光栅实现多光束 光谱 合束，集成度高。，下面是利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的装置，其特征在于包括：半导体
激光器模块（1，1’），场镜（2，2’），光栅（3），外腔反窥镜（4，4’），半波片（5），反射镜组（61，
62），偏振分光棱镜（7），其半导体激光器模块（1，1’）与外腔反窥镜（4，4’）分别组成两个激光振荡腔，其中：
半导体激光器模块（1，1’）由半导体激光器（14）、快轴准直镜（15）和慢轴准直镜（16）组成；
单元光束入射到光栅（3）的振动方向与光栅（3）要求的偏振方向相匹配；
半导体激光器模块（1，1’）、场镜（2，2’）和光栅（3）的位置关系满足：半导体激光器模块（1，1’）和光栅（3）分别位于场镜（2，2’）的前后焦平面处。
2.根据权利要求1所述的利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的装置，其特征
在于：半导体激光器（14）为多个激光单管组合，或为激光列阵，或由激光列阵组成的激光线阵或迭阵，或者是多个激光线阵或迭阵的组合。
3.根据权利要求1所述的利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的装置，其特
征在于：半导体激光器（14）输出激光一端的腔面膜反射率<0.5%，另一端的腔面膜反射率>95%；该半导体激光器（14）输出激光束的偏振度>95%。
4.根据权利要求1所述的利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的装置，其特征
在于：半导体激光器（14）的材料增益波长覆盖半导体激光器所有能激射波长，包括从紫外到红外，其排列方式沿着光谱合束方向单调变化；半导体激光器（14）为多个激光单元组合时，激光单元材料相互之间相同或不同。
5.根据权利要求1所述的利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的装置，其特征
在于：光栅（3）为透射或反射式，只存在1级衍射或只存在-1级衍射，衍射效率>90%，并具
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有高损伤阈值，达到10KW/cm 量级。
6.根据权利要求1所述带动利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的装置，其特
征在于：外腔反窥镜（4，4’）为部分反射镜，反射率为5%~15%，并与光栅（3）产生的衍射光的传输方向垂直。
7.根据权利要求1所述的利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的装置，其特征
在于：半波片（5）和偏振分光棱镜（7）为宽波带元件，其使用光谱范围大于外腔反馈镜（4，
4’）输出偏振激光束（8，8’）的光谱宽度，并具有高损伤阈值，要求激光连续工作模式下，大
2
于10KW/cm。
8.一种利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的方法，其特征在于：
采用单个光栅，通过外腔反馈，实现多个半导体激光器合束成两束光，再结合偏振合束
实现超高亮度、高功率单激光束输出的半导体激光合束，具体为：
a、两个完全相同半导体激光器模块（1，1’）对称放置在光栅（3）法线OP两侧，设每个激光器模块（1，1’）分别输出3束线偏振单元光束（11，12，13和11’，12’，13’），经过场镜（2，
2’）作用后，单元光束以单调变化的角度入射到光栅（3）上，并在光栅（3）重合；
b、由光栅（3）的角色散和外腔反窥镜（4，4’）的反馈作用，使得起振的单元激光束（11，
12，13和11’，12’，13’）的波长λ1，λ2，λ3各不相同，且沿光谱合束方向单调变化，于是从外腔反窥镜（4，4’）输出两束光束质量和单元光束相同、光谱一致、功率提高3倍的线偏振激光束（8和8’），其中一束光（8）经过半波片（5）作用后振动方向翻转90°，与经过反射镜组（61，62）作用的偏振合束输出光束（9’）通过偏振分光棱镜（7）实现偏振合束；
c、该方法可扩展为在光谱合束方向采用更多半导体激光器模块，这些半导体激光器模
块在光谱合束方向上以材料增益波长单调变化的方式排列，通过合束更多的单元光束，实现更高亮度的激光输出。
利用单光栅外腔反馈实现多半导体激光合束的装置及方法
技术领域
背景技术
B=P/(π*BPPf*BPPs)
常规的几何光学方法，通过光束切割、重排的方式，将慢轴方向的BPP值减小，快轴方向的BPP值增加，实现两个方向BPP值相等，使对角线BPP值最小。但其两方向的BPP值乘积并没有减小，因此半导体激光器的亮度实质上并没有提高。
发明内容
单元光束入射到光栅的振动方向与光栅要求的偏振方向相匹配；
半导体激光器模块、场镜和光栅的位置关系满足：半导体激光器模块和光栅分别位于场镜的前后焦平面处；
组成半导体激光器模块其中的半导体激光器为多个激光单管（emitter）组合，或为激光列阵（bar），或由激光列阵组成的激光线阵或迭阵，或者是多个激光线阵或迭阵的组合；
组成半导体激光器模块，其中的半导体激光器输出激光一端的腔面膜反射率<0.5%，另一端的腔面膜反射率>95%，该半导体激光器输出激光束的偏振度>95%；
半导体激光器的材料增益波长覆盖半导体激光器所有能激射波长，包括从紫外到红外，其排列方式沿着光谱合束方向单调变化；半导体激光器为多个激光单元组合时，激光单元材料相互之间相同或不同。
高损伤阈值，达到10KW/cm 量级；
外腔反窥镜为部分反射镜，反射率为5%-15%，并与光栅产生的衍射光的传输方向垂直；
半波片和偏振分光棱镜为宽波带元件，其使用光谱范围大于外腔反馈镜输出激光束的
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光谱宽度，并具有高损伤阈值，要求激光连续工作模式下，大于10KW/cm。
b、由光栅的角色散和外腔反窥镜的反馈作用，使得起振的单元激光束的波长λ1，λ2，λ3各不相同，且沿光谱合束方向单调变化，于是从外腔反窥镜输出两束光束质量和单元光束相同、光谱一致、功率提高3倍的线偏振激光束，其中一束光经过半波片作用后振动方向翻转90°，与经过反射镜组作用的光束通过偏振分光棱镜实现偏振合束；
c、该方法可扩展为在光谱合束方向采用更多半导体激光器模块，这些半导体激光器模块在光谱合束方向上以材料增益波长单调变化的方式排列，通过合束更多的单元光束，实现更高亮度的激光输出。
7.偏振分光棱镜，8、8’、8N、8N’. 偏振激光束，9、9N.偏振合束输出光束，图中在半导体激光器模块1、1’、N1，NN，N1’，NN’处的单箭头表示光谱合束方向。
具体实施方式
Λ*（sinθ2+sinθ）=λ2；
Λ*（sinθ3+sinθ）=λ3；
则激光单元的激射波长λ1，λ2，λ3也单调变化：λ1<λ2<λ3。
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