光束整形器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一組由屋脊反射器和反射鏡組成的光束整形器的基本單元。該基本單元用于反射入射光束，與此同時把入射光束沿其傳播方向旋轉九十度。由多組上述基本單元組成的陣列，可以改變入射光束組的線度－發(fā)散度乘積，使出射光束組成為有可能被聚焦成小光點的光束組。如果將基本單元集成為一體，則集成化的單元陣列器件非常結實，其工作光譜寬而且損傷閾值高。
【專利說明】光束整形器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光束處理器，尤其涉及一種用于調整半導體激光器的輸出光束組，使其橫向和豎向上的線度一發(fā)散度乘積對稱分布的光束整形器。
【背景技術】
[0002]根據光學不變量原理，一個光束的線度一發(fā)散度乘積(SDP)在光學系統(tǒng)中是不變的。眾所周知，側面輻射的半導體激光器的光束性質和其它激光器的光束性質有很大不同，它的光束在橫向X向(平行于PN結或量子阱的方向)和豎向Y向(垂直于PN結或量子阱的方向)兩個方向上的線度一發(fā)散度乘積很不對稱。由于這種不對稱性，使得半導體激光器的輸出光束無法直接聚焦成有用的光點，因此在許多要求使用對稱光束的應用領域無法發(fā)揮作用。為了克服側面輻射的半導體激光器的輸出光束的這種固有的不對稱性，現(xiàn)有技術中，已有一些專利公開了可以對該種光束成功整形的光束處理技術，例如美國專利 N0.5，168，401 ；N0.5，592，333 ；N0.6，240，116 和 N0.4，763，975 等。其中，美國專利N0.5，592，333中公開使用了屋脊反射器，其兩個構成平面的夾角分別是60°和70.5°，但其仍然存在一個問題，光束在橫向的彼此交疊使得整形以后的光束依然無法被聚焦成很小的光點。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種光束整形器，用于改變光束組在橫向(X)和縱向⑴的線度一發(fā)散度乘積(SDP)。
[0004]具體地說，本發(fā)明提供了一種光束整形器，用于將入射光束沿其傳播方向(Z)旋轉九十度，然后，再使其沿目標方向射出。當入射光束進入光束整形器以后，首先到達屋脊反射器，該屋脊反射器用于將入射光束繞其傳播方向旋轉九十度，然后，被旋轉以后的光束到達一面反射鏡，并被反射鏡反射后離開光束整形器。對于由多個光束組成的光束組(或稱光束陣列)，可以使用相應的光束整形器陣列，將光束組中的每一個光束逐一旋轉，從而改變出射光束組的構形，即改變其線度一發(fā)散度乘積(SDP)。而，經過光束整形器改造后的光束組可以用來聚焦形成極小的對稱光點。
[0005]本發(fā)明為改造半導體激光器的輸出光束，提供了一種光束整形新技術。根據該技術制造的器件小巧、可靠而且光學效率高。而且，采用集成形式制成的光束整形器件的損傷閾值和工作波長可達到僅由所用光學材料限制的程度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1所示為本發(fā)明所提供的光束整形器的基本單元，包括一組屋脊反射器I和反射鏡2 ;入射光束3沿Z方向前進，進入屋脊反射器1，然后被反射到反射鏡2，在那里再次被反射，離開該基本單元；
[0007]圖2所示為本發(fā)明所提供的光束整形器的基本單元在X— Y平面中的視圖；其中，屋脊反射器I繞Z方向旋轉了 45°，被反射的光束4沿與Y軸成45°的方向傳播；
[0008]圖3所示為本發(fā)明所提供的光束整形器的基本單元在Y— Z平面中的視圖；其中，屋脊反射器I繞X方向旋轉了 45°，被反射的光束4沿與Z軸成90°的方向傳播；
[0009]圖4所示為本發(fā)明所提供的光束整形器的一個實施例，其中，屋脊反射器I和反射鏡2集成在一起，集成所用材料透光，光在屋脊反射器I和反射鏡2上的反射既可以由外加涂層實現(xiàn)，也可以由全內反射實現(xiàn)；
[0010]圖5所示為本發(fā)明所提供的光束整形器的另一實施例，光束整形器是由多個如圖1所示的基本單元組成的陣列，適用于處理光束組；
[0011]圖6所示為本發(fā)明所提供的光束整形器的又一實施例，光束整形器是由多個如圖4所示的集成基本單元組成的陣列，適用于處理光束組。
【具體實施方式】
[0012]圖1是本發(fā)明所提供的光束整形器的基本單元，包括一組屋脊反射器I和反射鏡
2。入射光3先射向屋脊反射器1，然后被反射到反射鏡2，并被反射鏡2再次反射離開此基本單元。其中，在圖1中，入射光用標號3表示，被屋脊反射器I反射后獲得的反射光用標號4表不,被反射鏡2反射后的二次反射光用標號5表不。屋脊反射器I由兩個平面鏡組成，兩個平面鏡的夾角(兩面角)是90° (或接近90° )，兩個平面鏡的交線是屋脊反射器I的脊線。屋脊反射器I的張口迎著沿Z方向傳播的入射光的入射方向設置。在本發(fā)明所示的實施例中，屋脊反射器I被旋轉了兩次。第一次是繞Z方向(垂直于圖2所示的X— Y平面)旋轉45° (或接近45° )，第二次是繞X方向(垂直于圖3所示的Y— Z平面)旋轉45°。應該指出，旋轉角度也可以是一45°，繞Z方向(或者X方向)旋轉45°和繞Z方向(或者X方向)旋轉一45°并無實質性的區(qū)別。
[0013]如圖2和圖3所示，屋脊反射器I經過兩次旋轉以后，被它反射的入射光的傳播方向在X— Y平面內與Y方向成45°，在Y— Z平面內與Z方向成90°角傳播。
[0014]在某些時候，如果被反射的入射光需要繞傳播方向旋轉的角度不是90°，則屋脊反射器I繞Z方向的第一次旋轉角度可以是非45°的其他角度。同樣，如果需要被反射的入射光的傳播方向在X—Y平面里繞Z方向的旋轉角度不是90°，則屋脊反射器繞X方向的第二次旋轉角度也不必是45°。此外，針對某些特殊情況，屋脊反射器的兩個平面的夾角，可以不是90°。
[0015]反射鏡2的功能是將來自屋脊反射器I的光線反射到一個特定的目標方向。例如在圖1和圖3中，這個目標方向是Z方向。但一般來說，這個目標方向可以不必是Z方向，而是實際應用中所需的任意方向。
[0016]反射鏡2在任何情況下都應該安置在能夠接受來自屋脊反射器I的反射光，并且把它反射到目標方向的位置。在圖1所示的實施例中，屋脊反射器I和反射鏡2是以一對一的方式設置的，但它們也可以以一對多或多對一的方式設置。此外，以一對多或者多對一方式設置的基本單元中，不僅目標方向可以不是Z方向，而且每個反射鏡的目標方向可以不盡相同，視實際需要而定。
[0017]反射鏡的基本功能是將入射光線反射到目標方向，而使用具有曲面的反射鏡可以為其增加更多的功能。[0018]通常來說，如圖1所示的屋脊反射器僅用于接收一個光束，但從廣義上講，它也可以用于接收一個光束的部分或者由多個光束組成的光束組。因此，本專利中的屋脊反射器一反射鏡列陣可用于高填充因子的入射光束列陣。
[0019]在圖1、圖2、圖3和圖5中，入射光3在屋脊反射器I和反射鏡2上的反射都是外反射，實際上，這種反射還可以是內反射，其中包括全內反射(TIR)。圖4就是這樣的例子，在圖4中，屋脊反射器I和反射鏡2被集成在一塊透光材料里，在屋脊反射器I和反射鏡2的背面設置有反射鍍層。當透光材料的折射率足夠大時，反射鍍層可以省略，因為此時發(fā)生的光反射是全內反射。雖然就反射功能而言，外反射和內反射是等同的，但是從機械角度來看，外反射和內反射所起的作用卻是不同的。在集成形式里，儀器的公差在制造時已確定，而全內反射可以確保其具有很高的反射率和損傷閾值。
[0020]在圖5和圖6所示的實施例中，提供了由多組屋脊反射器一反射鏡基本單元組成的陣列，可以用來改變一個或多個入射光束組的構形。所以，可以根據所需出射光束組的構形設計光束整形器的陣列結構。而且，陣列中使用的屋脊反射器一反射鏡單元既可以是相同的，也可以是不同的。
[0021]在使用屋脊反射器一反射鏡陣列改變入射光束組的構形時，入射光束組的構型的改變與多個參數(shù)有關。其中，屋脊反射器的夾角、屋脊反射器在Z方向和X方向的旋轉角，還有反射鏡的位置、形狀和取向等均是重要的可調節(jié)的參數(shù)。所以，在設計屋脊反射器一反射鏡陣列時，有多種方案可供選擇。由此可見，本發(fā)明所提供的光束整形器具有便捷和高效的特點。
[0022]最后說明一點，光的偏振對光束整形器的功能完全沒有影響。
【權利要求】
1.一種光束整形器，包括屋脊反射器陣列和反射鏡陣列，其特征在于: 屋脊反射器由兩面相互交叉的平面反射鏡組成，該兩平面反射鏡之間的夾角為90°，該兩平面反射鏡交叉線為屋脊，該屋脊平行于Y方向，該屋脊反射器的開口正對Z方向，然后，該屋脊反射器再旋轉兩次，第一次旋轉是繞Z方向轉45°，第二次旋轉是在Y— Z平面里繞X方向轉； 反射鏡陣列中的每個反射鏡接收來自對應的所述屋脊反射器的光，并把所述光反射到所需方向去的位置； 所述屋脊反射器和對應的所述反射鏡稱為一個單元。
2.如權利要求1所述的光束整形器，其特征在于所述反射鏡是平面鏡。
3.如權利要求1所述的光束整形器，其特征在于所述反射鏡有曲率。
4.如權利要求1所述的光束整形器，其特征在于光在所述屋脊反射器上的反射是外反射。
5.如權利要求1所述的光束整形器，其特征在于光在所述屋脊反射器上的反射是內反射。
6.如權利要求1所述的光束整形器，其特征在于光在所述反射鏡上的反射是外反射。
7.如權利要求1所述的光束整形器，其特征在于光在所述反射鏡上的反射是內反射。
8.如權利要求1所述的光束整形器，其特征在于所述屋脊反射器和所述反射鏡集成在一起。
9.如權利要求1所述的光束整形器，其特征在于在一個單元中所述屋脊反射器和對應的所述反射鏡是一對一的關系。
10.如權利要求1所述的光束整形器，其特征在于在一個單元中所述屋脊反射器和對應的所述反射鏡是一對多的關系。
11.如權利要求10所述的光束整形器，其特征在于在一個單元中所有所述反射鏡都把光束向同一方向反射。
12.如權利要求10所述的光束整形器，其特征在于在一個單元中所有所述反射鏡并不都把光束向同一方向反射。
【文檔編號】G02B27/09GK103472583SQ201310462429
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權日:2012年10月9日
【發(fā)明者】錢定榕 申請人:錢定榕