改變半導(dǎo)體激光器bar慢軸方向光場(chǎng)分布的方法
【專(zhuān)利摘要】改變半導(dǎo)體激光器bar慢軸方向光場(chǎng)分布的方法，主要步驟包括：選取bar條具有數(shù)個(gè)不同條寬的半導(dǎo)體激光陣列器件；將各發(fā)光單元條寬按一定方式依次排列光刻；在所述排列中各相鄰陣列器件之間，選取不同的間距；根據(jù)特定要求，將所述半導(dǎo)體激光陣列器件的條寬和間距按照一定的尺寸光刻，使bar慢軸方向光場(chǎng)按所述特定要求分布。本發(fā)明方法直接從半導(dǎo)體激光器的光源入手，實(shí)現(xiàn)慢軸方向光場(chǎng)分布的改變，不僅可以使半導(dǎo)體激光bar獲得特定要求的慢軸方向光場(chǎng)分布，提高了激光熔覆的效率和熔覆層的硬度，而且還避免了其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，使其得到更加廣泛的應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】改變半導(dǎo)體激光器bar慢軸方向光場(chǎng)分布的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種改變半導(dǎo)體激光器bar慢軸方向光場(chǎng)分布的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于半導(dǎo)體激光器具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率、可靠的工作穩(wěn)定性、緊湊的體積和簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)要求等眾多優(yōu)點(diǎn)，使其在激光加工、軍事國(guó)防、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。半導(dǎo)體激光器的慢軸方向模式比較復(fù)雜，該方向的光場(chǎng)分布是半導(dǎo)體激光器一項(xiàng)重要的特性，它對(duì)半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用具有重要的參考意義。不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ζ渎S的光場(chǎng)分布也會(huì)有不同的要求。近年來(lái)，市場(chǎng)上常見(jiàn)的半導(dǎo)體激光器慢軸方向的光場(chǎng)分布，多是雙峰或者單峰結(jié)構(gòu)的分布，然而這兩種光場(chǎng)分布不能滿足某些特定的使用要求。這就限制了半導(dǎo)體激光器在某些特定領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0003]目前，有關(guān)改變半導(dǎo)體激光器慢軸方向光場(chǎng)分布的方法較少見(jiàn)，現(xiàn)有的這些方法多以光束整形為主。然而，對(duì)于許多特殊的光場(chǎng)分布，無(wú)法僅靠光束整形的方法獲得，而且使用光束整形方法，勢(shì)必會(huì)使半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，不利于其小型化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)缺陷，提供一種改變半導(dǎo)體激光器bar慢軸方向光場(chǎng)分布的方法，不僅可以獲得特定要求的慢軸方向光場(chǎng)分布，而且還能避免半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:改變半導(dǎo)體激光器bar慢軸方向光場(chǎng)分布的方法，主要步驟包括:
[0006]選取bar條具有數(shù)個(gè)不同條寬的半導(dǎo)體激光陣列器件；
[0007]將各發(fā)光單元條寬按一定方式依次排列光刻；
[0008]在所述排列中各相鄰陣列器件之間，選取不同的間距；
[0009]根據(jù)特定要求，將所述半導(dǎo)體激光陣列器件的條寬和間距按照一定的尺寸光刻，使bar慢軸方向光場(chǎng)按所述特定要求分布。
[0010]較佳的是，所述各陣列器件條寬排列方式為按照從左至右依次排列成為條形陣列。
[0011]較佳的是，所述半導(dǎo)體激光陣列器件為非均勻的發(fā)光條形陣列，所述非均勻的發(fā)光條形陣列是指由具有至少一個(gè)不同的條寬和至少一個(gè)不同的間距形成的bar發(fā)光條形陣列。
[0012]較佳的是，所述使bar慢軸方向光場(chǎng)按所述特定要求分布，是通過(guò)改變各陣列器件的條寬和間距，獲得bar慢軸方向光場(chǎng)分布為平頂化的光場(chǎng)分布。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用半導(dǎo)體激光器bar條的條寬和間距不同的半導(dǎo)體激光器件，其慢軸方向光場(chǎng)分布不同的原理，通過(guò)改變bar中發(fā)光單兀的條寬和間隔,使bar慢軸方向光場(chǎng)按特定要求分布，從而滿足特定的使用要求。該方法直接從半導(dǎo)體激光器的光源入手，實(shí)現(xiàn)慢軸方向光場(chǎng)分布的改變，不僅可以使半導(dǎo)體激光bar獲得特定要求的慢軸方向光場(chǎng)分布，提高了激光熔覆的效率和熔覆層的硬度，而且還避免了其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，使其得到更加廣泛的應(yīng)用。
[0014]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明。并不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，方案一半導(dǎo)體激光器bar結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為圖1所示單bar結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器慢軸光場(chǎng)分布示意圖；
[0017]圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，方案二半導(dǎo)體激光器bar結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為圖3所示單bar結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器慢軸光場(chǎng)分布示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0020]1-方案一半導(dǎo)體激光器bar發(fā)光單兀的條寬；
[0021]2-方案一半導(dǎo)體激光器bar發(fā)光單元的間距；
[0022]I'-方案二半導(dǎo)體激光器bar發(fā)光單元的條寬；
[0023]2'-方案二半導(dǎo)體激光器bar發(fā)光單元的間距。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明改變半導(dǎo)體激光器bar慢軸方向光場(chǎng)分布的方法,是通過(guò)改變bar中各發(fā)光單元的條寬1、1,和間距2、2'，設(shè)計(jì)出非均勻發(fā)光條形陣列，來(lái)改變其慢軸方向光場(chǎng)分布。其中，所述非均勻發(fā)光條形陣列，是指由具有至少一個(gè)不同的條寬1、r和至少一個(gè)不同的間距2、2'所形成的bar發(fā)光條形陣列，因此避免了半導(dǎo)體激光器成為均勻的bar，而使光場(chǎng)疊加時(shí)產(chǎn)生光場(chǎng)的分布為單峰或雙峰的光場(chǎng)分布的情況發(fā)生。
[0025]本發(fā)明按照特定的條寬1、1'和間距2、2'生長(zhǎng)成半導(dǎo)體激光器bar。通過(guò)各發(fā)光單兀的光場(chǎng)疊加最后將半導(dǎo)體激光器bar的光場(chǎng)分布疊加成平頂化的光場(chǎng)分布。
[0026]實(shí)施例:
[0027]本實(shí)施例以半導(dǎo)體激光器bar慢軸方向光場(chǎng)為平頂化分布為例，結(jié)合圖1至圖4詳細(xì)說(shuō)明之。
[0028]半導(dǎo)體激光器bar的發(fā)光單元個(gè)數(shù)、條寬1、1'及間距2、2'的選取，可以根據(jù)最終所需的功率和填充因子來(lái)確定，根據(jù)功率和填充因子的大小確定半導(dǎo)體激光器bar的發(fā)光單元的設(shè)計(jì)。
[0029]方案一:根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，單bar由五個(gè)發(fā)光單元組成,半導(dǎo)體激光器bar的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0030]半導(dǎo)體激光陣列器bar的發(fā)光單元的條寬I和間距2按照從左至右依次為:
[0031]條寬1:1OOum, 150um, 120um, 130um, IOOum
[0032]間距2:450um, 460um, 480um, 500um
[0033]五個(gè)發(fā)光單兀的各自的慢軸方向光場(chǎng)經(jīng)光場(chǎng)的疊加后，整個(gè)bar的慢軸光場(chǎng)分布為平頂化分布，如圖2所示。[0034]方案二:根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，單bar由五個(gè)發(fā)光單元組成，半導(dǎo)體激光器bar的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0035]半導(dǎo)體激光陣列器bar的發(fā)光單元的條寬I'和間距2'按照從左至右依次為:
[0036]條寬1:1OOum, 140um, IlOum, 130um, 120um
[0037]間距2:450um, 460um, 460um, 500um
[0038]五個(gè)發(fā)光單兀的各自的慢軸方向光場(chǎng)經(jīng)光場(chǎng)的疊加后，整個(gè)bar的慢軸光場(chǎng)分布為平頂化分布，如圖4所示。
[0039]相對(duì)于單峰形式和雙峰形式的慢軸方向光場(chǎng)分布，平頂化的光場(chǎng)分布使得半導(dǎo)體激光器光斑的能量分布更加均勻，半導(dǎo)體激光光束為平頂分布的矩形結(jié)構(gòu)，在熔覆領(lǐng)域優(yōu)于光斑模式呈圓形的近高斯分布的光纖激光器、固體激光器和C02激光器。具有熔覆效率高、速度快、能耗低、熔覆層深度分布均勻和熱影響區(qū)小的優(yōu)點(diǎn)，從而可實(shí)現(xiàn)大面積光斑的快速激光熔覆、提高了激光熔覆的效率和熔覆層的硬度?？蓮V泛應(yīng)用于礦山機(jī)械、石油化工、發(fā)電站設(shè)備、航空冶金、工業(yè)模具等行業(yè)。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.改變半導(dǎo)體激光器bar慢軸方向光場(chǎng)分布的方法，主要步驟包括: 選取bar條具有數(shù)個(gè)不同條寬的半導(dǎo)體激光陣列器件； 將各發(fā)光單元條寬按一定方式依次排列光刻； 在所述排列中各相鄰陣列器件之間，選取不同的間距； 根據(jù)特定要求，將所述半導(dǎo)體激光陣列器件的條寬和間距按照一定的尺寸光刻，使bar慢軸方向光場(chǎng)按所述特定要求分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述各陣列器件條寬排列方式為按照從左至右依次排列成為條形陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光陣列器件為非均勻的發(fā)光條形陣列，所述非均勻的發(fā)光條形陣列是指由具有至少一個(gè)不同的條寬和至少一個(gè)不同的間距形成的bar發(fā)光條形陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述使bar慢軸方向光場(chǎng)按所述特定要求分布，是通過(guò)改變各陣列器件的條寬和間距，獲得bar慢軸方向光場(chǎng)分布為平頂化的光場(chǎng)分布。
【文檔編號(hào)】H01S5/40GK103944065SQ201410120004
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】王智勇, 堯舜, 賈冠男, 潘飛, 高祥宇, 李峙 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)