一种基于弓形棱镜的光纤耦合系统

本发明涉及一种半导体激光光纤耦合系统。

背景技术：

1、半导体激光器因为空间小、寿命长、电与光之间的转换率高的优点在工业加工、激光泵浦、生物医疗等领域得到广泛的使用。为了提高功率，发光巴条在垂直方向上堆叠，但是因为热沉的存在，导致快轴方向上光束存在暗区，快慢轴上的光束质量不均匀，光束很难耦合进入目标光纤，因此光纤耦合模块的光束整形起到至关重要的作用。

2、目前针对半导体激光器获得大功率光纤耦合输出主要是通过合束技术，波长合束和偏振合束都能在不恶化光束质量的情况下提高输出功率。针对半导体激光堆栈进行光纤耦合，用光束整形消除巴条间暗区是必须操作。目前，虽有现有技术涉及到多巴条的光束整形，但是需要的整形棱镜较多，导致系统比较复杂、难调。

技术实现思路

1、发明目的：针对上述现有技术，提出一种基于弓形棱镜的光纤耦合系统，整个系统采用单个棱镜来压缩光宽，减少了棱镜的使用数量，从而有效地降低了损耗，实现紧凑且高效的光纤耦合。

2、技术方案：一种基于弓形棱镜的光纤耦合系统，包括半导体激光堆栈、快轴准直镜、慢轴准直镜、弓形棱镜、平行平板、扩束镜以及聚焦镜；

3、所述快轴准直镜、慢轴准直镜分别设置在所述半导体激光堆栈的出射端，用于快轴以及慢轴方向进行准直；

4、所述弓形棱镜用于对半导体激光堆栈输出光束的快轴方向进行光宽压缩来实现光束暗区压缩；

5、所述平行平板用于匀化所述弓形棱镜出射光束快慢轴方向上的光斑尺寸；

6、所述扩束镜用于对所述平行平板处理后的光束进行慢轴方向的扩束处理；

7、所述聚焦镜用于扩束后的光束耦合进目标光纤。

8、进一步的，所述弓形棱镜为一整体结构，其形状为两侧各四个高度相同、底边长度依次减小的斜方棱镜从下而上堆叠形成的对称结构，各斜方棱镜的底角均为45°，用于对所述半导体激光堆栈中各巴条出射光的光轴平移来实现快轴方向的光宽压缩。

9、进一步的，所述半导体激光堆栈中设有2n个巴条，每n个巴条在垂直方向堆叠组成一个激光堆栈，两个激光堆栈的偏振态不同，两个偏振态不同的激光堆栈的输出经偏振合束棱镜组进行偏振合束后入射到所述弓形棱镜。

10、进一步的，所述系统包括若干组波长不同的半导体激光堆栈，各组半导体激光堆栈分别对应设置一个弓形棱镜，各弓形棱镜的出射光束经波长合束镜进行波长合束后出射到所述平行平板。

11、有益效果：本发明提供了一种基于弓形棱镜压缩光束的光纤耦合系统，通过对所设计的特殊弓形棱镜的透射面与反射面的综合使用来有效改变光束路径，从而实现了高效的光束暗区压缩，进而提升快轴方向的光束质量，再结合偏振合束和波长合束来提高输出功率；最后采用平行平板棱镜以匀化快轴与慢轴方向上的光斑尺寸。整个系统采用单个棱镜来压缩光宽，减少了棱镜的使用数量，从而有效地降低了损耗，实现了紧凑且高效的光纤耦合。

技术特征：

1.一种基于弓形棱镜的光纤耦合系统，其特征在于，包括半导体激光堆栈、快轴准直镜、慢轴准直镜、弓形棱镜、平行平板、扩束镜以及聚焦镜；

2.根据权利要求1所述的基于弓形棱镜的光纤耦合系统，其特征在于，所述弓形棱镜为一整体结构，其形状为两侧各四个高度相同、底边长度依次减小的斜方棱镜从下而上堆叠形成的对称结构，各斜方棱镜的底角均为45°，用于对所述半导体激光堆栈中各巴条出射光的光轴平移来实现快轴方向的光宽压缩。

3.根据权利要求2所述的基于弓形棱镜的光纤耦合系统，其特征在于，所述半导体激光堆栈中设有2n个巴条，每n个巴条在垂直方向堆叠组成一个激光堆栈，两个激光堆栈的偏振态不同，两个偏振态不同的激光堆栈的输出经偏振合束棱镜组进行偏振合束后入射到所述弓形棱镜。

4.根据权利要求3所述的基于弓形棱镜的光纤耦合系统，其特征在于，所述系统包括若干组波长不同的半导体激光堆栈，各组半导体激光堆栈分别对应设置一个弓形棱镜，各弓形棱镜的出射光束经波长合束镜进行波长合束后出射到所述平行平板。

技术总结本发明公开了一种基于弓形棱镜的光纤耦合系统，通过对所设计的特殊弓形棱镜的透射面与反射面的综合使用来有效改变光束路径，从而实现了高效的光束暗区压缩，进而提升快轴方向的光束质量，再结合偏振合束和波长合束来提高输出功率；最后采用平行平板棱镜以匀化快轴与慢轴方向上的光斑尺寸。整个系统采用单个棱镜来压缩光宽，减少了棱镜的使用数量，从而有效地降低了损耗，实现了紧凑且高效的光纤耦合。技术研发人员：程立文,颜子怡,刘昶,薛礼瑞,陆琦,谢露,胡广凤,史一鸣受保护的技术使用者：扬州大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12