專(zhuān)利名稱(chēng)：高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光器防護(hù)裝置，特別涉及一種高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光 損傷裝置，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光材料加工中，當(dāng)高能激光束照射到那些對(duì)激光吸收率較低的材料或是 表面光潔度較高的材料時(shí)，工件會(huì)反射大量激光能量，部分反射光會(huì)沿原光路回射到半導(dǎo) 體激光發(fā)光芯片。由于激光束的功率密度很高，回射到半導(dǎo)體激光發(fā)光芯片的反射光短時(shí) 間內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，導(dǎo)致半導(dǎo)體激光發(fā)光芯片的燒損，使得激光器功率下降，嚴(yán)重時(shí) 會(huì)徹底損壞半導(dǎo)體激光器。為了保證半導(dǎo)體激光器正常工作，延長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器的壽命，就 需要對(duì)高功率半導(dǎo)體激光器進(jìn)行防反射光損傷的保護(hù)。目前的半導(dǎo)體激光器防止反射光損 傷的裝置，主要是光隔離器，其只對(duì)低小功率的半導(dǎo)體激光器有效，還沒(méi)有針對(duì)高功率半導(dǎo) 體激光器防止反射光損傷的相關(guān)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置，該裝置可以對(duì)半導(dǎo) 體激光材料加工過(guò)程中由于工件反射而按照原出射光路回到半導(dǎo)體激光發(fā)光芯片表面的 光束進(jìn)行分離，防止其損傷半導(dǎo)體激光器。本發(fā)明的基本思路為半導(dǎo)體激光發(fā)光芯片發(fā)出的激光束是線偏振光，線偏振光 分為P線偏振光和S線偏振光，P線偏振光的偏振方向與激光器慢軸方向平行，S線偏振光 的偏振方向與激光器慢軸方向垂直。偏振方向不同的線偏振光經(jīng)同一方向入射到偏振分光 鏡上后，其傳輸方向會(huì)發(fā)生不同的變化，一種線偏振光會(huì)透射通過(guò)偏振分光鏡，另一種線偏 振光會(huì)在偏振分光鏡面發(fā)生反射。線偏振光經(jīng)過(guò)λ/4波片后會(huì)變?yōu)閳A偏振光，該圓偏振光 再次經(jīng)過(guò)λ /4波片后會(huì)變?yōu)槠穹较蚺c原線偏振光偏振方向垂直的線偏振光。利用半導(dǎo)體激光束是線偏振光的特性，在其出射光路中依次放置一片偏振分光鏡 和一片λ/4波片，半導(dǎo)體激光發(fā)光芯片出射的線偏振光先經(jīng)過(guò)偏振分光鏡，然后經(jīng)過(guò)λ/4 波片，變?yōu)閳A偏振光，照射到工件上，工件反射的部分光束沿原出射光路返回，再次經(jīng)過(guò) λ/4波片后變?yōu)榕c原出射線偏振光偏振方向垂直的線偏振光，再次經(jīng)過(guò)偏振分光鏡時(shí)，其 傳輸方向會(huì)發(fā)生與原線偏振光不同的變化，即從原出射光路中分離出來(lái)，無(wú)法照射到半導(dǎo) 體激光發(fā)光芯片的表面，防止了工件反射光對(duì)半導(dǎo)體激光器的損傷。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置，其特征在于所述裝置包括在半導(dǎo)體 激光器的出射光路中依次放置的偏振分光鏡、λ/4波片和吸收體；從半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯 片出射的線偏振光束先經(jīng)過(guò)偏振分光鏡，然后經(jīng)過(guò)λ/4波片后變?yōu)閳A偏振光束，圓偏振光 束照射到工件上后，工件反射的部分光束沿原出射光路返回，再次經(jīng)過(guò)λ/4波片后變?yōu)榕c 出射的線偏振光束偏振方向垂直的線偏振光束，線偏振光束經(jīng)過(guò)偏振分光鏡后，偏離出射的線偏振光束的方向，照射到吸收體上。所述的半導(dǎo)體激光器為單波長(zhǎng)或多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器。所述的半導(dǎo)體激光器是半導(dǎo)體激光一維或二維陣列。所述的半導(dǎo)體激光器是單管半導(dǎo)體激光器。所述的偏振分光鏡是鍍膜鏡片或棱鏡。所述的偏振分光鏡是P線偏振光透射S線偏振光反射式分光鏡或S線偏振光透射 P線偏振光反射式分光鏡。所述的λ /4波片是透射式波片或反射式波片。所述的偏振分光鏡與半導(dǎo)體激光器輸出光路光軸的夾角取決于偏振分光鏡的特 性，所述的λ/4波片與半導(dǎo)體激光器輸出光路光軸的夾角取決于λ/4波片的特性。所述的吸收體是反射光完全吸收體，其與反射光的光軸成任意角度放置，或者所 述的吸收體是反射光部分吸收體，其與反射光的光軸成非垂直角度放置，防止未吸收的反 射光再次反射到激光器的光路中。所述的線偏振光束包括P線偏振光和S線偏振光。


圖1單波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置結(jié)構(gòu)示意圖1 ；圖2單波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置結(jié)構(gòu)示意圖2 ；圖3單波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置結(jié)構(gòu)示意圖3 ；圖4單波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置結(jié)構(gòu)示意圖4 ；圖5多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1、4、5、7、9是偏振分光鏡，2、3、6、8、10是λ/4波片，A是反射鏡，B是波長(zhǎng)合
束鏡，C是波長(zhǎng)合束鏡，Μ、Μ1、Μ2、Μη是吸收體，11是工件，T、1T、2T........ηΤ是線偏振光
束，T1、1T1、2T1........nTl是圓偏振光束，Τ2、1Τ2、2Τ2，.......ηΤ2是工件反射的部分光
束，T3、1T3、2T3、.......ηΤ3是線偏振光束，LD、LDU LD2、.......LDn是半導(dǎo)體激光發(fā)光芯片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1-5對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1 如圖1所示，半導(dǎo)體激光發(fā)光芯片的出射光為P線偏振光，主要包括與光軸成45 度角放置的偏振分光鏡1，偏振分光鏡1為P線偏振光透射S線偏振光反射式分光鏡，與光 軸垂直放置的λ/4透射式波片2和與光軸成45度角放置的吸收體Μ。從λ波長(zhǎng)的半導(dǎo) 體激光發(fā)光芯片出射的P線偏振光束T經(jīng)過(guò)偏振分光鏡1后，依然是P線偏振光束，然后經(jīng) 過(guò)λ /4波片2后變?yōu)閳A偏振光束Tl，圓偏振光束Tl照射到工件11上后，工件11反射的部 分光束Τ2沿原出射光路返回，再次經(jīng)過(guò)λ /4波片2后變?yōu)镾線偏振光束Τ3，S線偏振光束 Τ3經(jīng)過(guò)偏振分光鏡1后發(fā)生90度反射，偏離了出射線偏振光束光束T的方向，照射到吸收 體M上，致使S線偏振光束Τ3無(wú)法照射到半導(dǎo)體激光發(fā)光芯片的表面，防止了工件反射光 對(duì)半導(dǎo)體激光器的損傷。
實(shí)施例2 如圖2所示，其中，λ /4波片2為反射式波片，其與光軸成45度角放置，其余設(shè)置 同實(shí)施例1。實(shí)施例3 如圖3所示，其中，偏振分光鏡4為S線偏振光透射P線偏振光反射式分光鏡，其 余設(shè)置同實(shí)施例1。實(shí)施例4 如圖4所示，其中，偏振分光鏡4為S線偏振光透射P線偏振光反射式分光鏡，λ /4 波片2為反射式波片，其余設(shè)置同實(shí)施例1。實(shí)施例5 多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)中，在每個(gè)波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器的P線出射光路中依次 放置一片偏振分光鏡，一片λ /4波片和一個(gè)吸收體，如圖5所示。從波長(zhǎng)λ 1的半導(dǎo)體激光 發(fā)光芯片LDl出射的線偏振光束IT先經(jīng)過(guò)偏振分光鏡5，然后經(jīng)過(guò)λ/4波片6后變?yōu)閳A偏 振光束1Τ1，圓偏振光束ITl依次經(jīng)過(guò)反射鏡Α、波長(zhǎng)合束鏡B、波長(zhǎng)合束鏡C后照射到工件 11上，工件11反射的部分光束1Τ2沿原出射光路返回，經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)合束鏡C、波長(zhǎng)合束鏡B、反 射鏡A后，再次經(jīng)過(guò)λ /4波片6后變?yōu)榕c出射光束IT偏振方向垂直的S線偏振光束1Τ3， S線偏振光束1Τ3經(jīng)過(guò)偏振分光鏡5后，會(huì)偏離原出射線偏振光束IT的傳輸方向，而照射 到吸收體Ml上。從波長(zhǎng)λ 2的半導(dǎo)體激光發(fā)光芯片LD2出射的線偏振光束2Τ先經(jīng)過(guò)偏振 分光鏡7，然后經(jīng)過(guò)λ /4波片8后變?yōu)閳A偏振光束2Τ1，圓偏振光束2Τ1依次經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)合束 鏡B、波長(zhǎng)合束鏡C后照射到工件11上，工件反射的部分光束2Τ2沿原出射光路返回，經(jīng)過(guò) 波長(zhǎng)合束鏡C、波長(zhǎng)合束鏡B后，再次經(jīng)過(guò)λ /4波片8后變?yōu)榕c出射線偏振光束光束2Τ偏 振方向垂直的S線偏振光束2Τ3，S線偏振光束2Τ3經(jīng)過(guò)偏振分光鏡7后，會(huì)偏離原出射線 偏振光束2Τ的傳輸方向，而照射到吸收體Μ2上。從波長(zhǎng)λιΓ的半導(dǎo)體激光發(fā)光芯片LDn 出射的線偏振光束ηΤ先經(jīng)過(guò)偏振分光鏡9，然后經(jīng)過(guò)λ/4波片10后變?yōu)閳A偏振光束nTl， 圓偏振光束nTl經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)合束鏡C后照射到工件11上，工件反射的部分光束ηΤ2沿原出射 光路返回，經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)合束鏡C后，再次經(jīng)過(guò)λ/4波片10后變?yōu)榕c出射線偏振光束ηΤ偏振 方向垂直的S線偏振光束nT3，S線偏振光束ηΤ3經(jīng)過(guò)偏振分光鏡9后，會(huì)偏離原出射線偏 振光束ηΤ的傳輸方向，而照射到吸收體Mn上。由此使得工件反射的部分光束無(wú)法照射到 半導(dǎo)體激光發(fā)光芯片的表面，實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體激光器在激光材料加工過(guò)程中防止反射光損傷 的目的。以上所述為本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，當(dāng)然本發(fā)明的內(nèi)容并不局限于所述實(shí)施例的內(nèi) 容，本專(zhuān)業(yè)的普通技術(shù)人員可對(duì)其進(jìn)行一些變換，只要其方法與本發(fā)明所敘述的一致，均應(yīng) 視為本發(fā)明所包括的范圍。
權(quán)利要求
1.高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置，其特征在于所述裝置包括在半導(dǎo)體激 光器的出射光路中依次放置的偏振分光鏡、λ /4波片和吸收體；從半導(dǎo)體激光器發(fā)光芯片 出射的線偏振光束先經(jīng)過(guò)偏振分光鏡，然后經(jīng)過(guò)λ /4波片后變?yōu)閳A偏振光束，圓偏振光束 照射到工件上后，工件反射的部分光束沿原出射光路返回，再次經(jīng)過(guò)λ/4波片后變?yōu)榕c出 射的線偏振光束偏振方向垂直的線偏振光束，線偏振光束經(jīng)過(guò)偏振分光鏡后，偏離出射的 線偏振光束的方向，照射到吸收體上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置，其特征在于所 述的半導(dǎo)體激光器為單波長(zhǎng)或多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置，其特征在于所 述的半導(dǎo)體激光器是半導(dǎo)體激光一維或二維陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置，其特征在于所 述的半導(dǎo)體激光器是單管半導(dǎo)體激光器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置，其特征在于所 述的偏振分光鏡是鍍膜鏡片或棱鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置，其特征在于所 述的偏振分光鏡是P線偏振光透射S線偏振光反射式分光鏡或S線偏振光透射P線偏振光 反射式分光鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置，其特征在于所 述的λ/4波片是透射式波片或反射式波片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置，其特征在于所 述的偏振分光鏡與半導(dǎo)體激光器輸出光路光軸的夾角取決于偏振分光鏡的特性，所述的 λ /4波片與半導(dǎo)體激光器輸出光路光軸的夾角取決于λ /4波片的特性。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置，其特征在于所 述的吸收體是反射光完全吸收體，其與反射光的光軸成任意角度放置，或者所述的吸收體 是反射光部分吸收體，其與反射光的光軸成非垂直角度放置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置，其特征在于所 述的線偏振光束包括P線偏振光和S線偏振光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高功率半導(dǎo)體激光器防止反射光損傷裝置，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。本裝置包括偏振分光鏡、λ/4波片和吸收體。本發(fā)明在半導(dǎo)體激光發(fā)光芯片的出射光路中依次放置偏振分光鏡和λ/4波片，利用半導(dǎo)體激光束是線偏振光的特性，通過(guò)λ/4波片改變工件反射光束的偏振特性，再采用偏振分光鏡將反射光從半導(dǎo)體激光陣列的出射光束中分離出去，使得反射光無(wú)法沿照射到半導(dǎo)體激光發(fā)光芯片的表面，防止了半導(dǎo)體激光器在激光材料加工過(guò)程中反射光的損傷。
文檔編號(hào)H01S5/00GK102064464SQ20101057092
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者劉友強(qiáng), 曹銀花, 王智勇, 秦文斌 申請(qǐng)人:山西飛虹激光科技有限公司