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一种用于激光二极管阵列快慢轴同时准直的新型准直器

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一种抗高功率返回光的准直器[实用新型专利]

一种抗高功率返回光的准直器[实用新型专利]

专利名称：一种抗高功率返回光的准直器
专利类型：实用新型专利
发明人：段誉,赵德平,曹丁象,徐迎彬,谢昌斌,蔡宣盘,巨兴斌申请号：CN202123204594.2
申请日：20211220
公开号：CN216595609U
公开日：
20220524
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种抗高功率返回光的准直器，包括端帽、玻璃管和陶瓷管；端帽和陶瓷管设置在玻璃管内，且端帽和陶瓷管位于玻璃管的两端，在玻璃管内设有用于连接端帽和陶瓷管的光纤；玻璃管在与端帽的点胶位设有光阑，光纤与陶瓷管的连接处采用点胶固定。

本实用新型通过设计的光阑，完全挡住端帽和玻璃管填胶位置，使得反向光无论以什么角度都不能射到胶水上；其次，通过设计的陶瓷管，避开了反向光的发热，并对陶瓷管做悬空处理，反射光能传到胶水上必须经过很长一节微细空间，通过设计好陶瓷管的长度，使得尾部点胶能在设计的承受范围内，整个经过改良的准直器大大的提高了使用寿命，也提高了器件的承受能力。

申请人：珠海光恒科技有限公司
地址：519000 广东省珠海市香洲区永南路388号2栋201房
国籍：CN
代理机构：深圳市创富知识产权代理有限公司
代理人：秦伟华
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二极管激光器垂直阵列光束精密准直

二极管激光器垂直阵列光束精密准直
ｄ ｉ
ｂｒ ａ
散 角和高 耦合效 率 ， 要求 对快 轴方 向光束 进行 准直 。
为 了研究 Ｆ ＡＣ微透 镜 的准直性 能 ， 使用 光线 追迹法 描述 二 极管 激光 ｂ ｒ （ ａ 条 或称 二极 管激 光线 阵 ） 出射激 光经 过 微准 直 透 镜后 的效 果 ， 图 １ 如 所示 ，Ｄ表 示 ＤＬ出射 光束 沿快 轴方 向 的发 臼Ｌ
随 着 大 功 率 全 固态 激 光 器 （ Ｌ 和 光 纤 激 光 器 （ Ｌ 的 快 速 发 展 ， 极 管 激 光 器 （ Ｉ） 其 结 构 紧 凑 、 光 ＤＰ ） Ｆ ） 二 Ｄ 因 电
转 换效率 高 、 寿命 长 、 调制 和易 集成 等优点 被认 为是 最有 前景 的泵 浦激光 器口 ， 易 剖 在工 业加 工和 医疗 等领 域得
图 １ 光线 通 过 Ｆ ＡＣ透 镜 的 示 意 图
要 六轴精 密调 节装 置 。定义 Ｆ ＡＣ透 镜焦距 与 物距 的差 为 Ｆ ＡＣ透 镜 位置 误 差 （ 也称 位 置 容忍 偏差 ） 记 为 △ ， ｚ，
表示 为
△Ｚ 一± ０ ５ ／ ． Ａ ＮＡ。 （） １
式 中 ： 二极 管激光 波 长 ， ｍ； 为 ｎ ＮＡ 为数值 孔 径 。 由于 Ｆ ＡＣ微 透镜尺 寸 和焦距都 较 小 ， 调 节装 置 的 精度 要 求很 高 ， 对 假设 一８ ８ｎ ＮＡ一０ ８ ， ＡＣ透 ０ ｍ， ．０ Ｆ 镜长 １ ０ｍｍ， ＡＣ透镜 焦距 ＾ 一１０ ０／ Ｆ ｃ ０ ， ｍ。以下对 调节 装置 所需 理论 精度 进行 简要分 析 。
（ Ａ 微 透 镜 的 光 束 准 直 原 理 ， 析 了调 节 装 置 的精 度 要 求 及 透 镜 选 择 等 问题 。通 过 光 学 成 像 方 法 实 时 监 测 Ｆ Ｃ） 分 二 极 管 激 光 ｂ ｒ 的 近场 像 和远 场像 ， Ｆ Ｃ透 镜 分别 进 行 粗 调 节 和 细 调 节 ， 得 了 ２ ａ条 对 Ａ 获 Ｏ个 ｂ ｒ 连 续 输 出 ２ ａ条

半导体激光阵列快轴准直特性

半导体激光阵列快轴准直特性

半导体激光阵列快轴准直特性潘飞;尧舜;贾冠男;李峙;高祥宇;彭娜;王智勇【期刊名称】《北京工业大学学报》【年(卷),期】2014(040)009【摘要】为解决大功率半导体激光阵列快轴准直镜装调缺乏定量研究的问题,利用光线传输矩阵法和CCD成像法,获得其准直后光束的指向和发散角.对比半导体远场特性分析仪测量准直后的残余发散角可知,利用光线传输矩阵法和CCD成像法测量角度,测量误差可以控制在13％以内,CCD成像法可作为调整半导体激光阵列准直的有效监测手段.同时,测试6个自由度上准直镜的位置对快轴准直的影响,分析各轴上准直镜位置的允许偏差量,为全自动装调快轴准直镜的算法优化提供了实验基础.结果表明:快轴准直镜装调对各轴运动精度要求不同,尤其对y轴运动精度要求最高.【总页数】4页(P1298-1301)【作者】潘飞;尧舜;贾冠男;李峙;高祥宇;彭娜;王智勇【作者单位】北京工业大学激光工程研究院,北京 100124;北京工业大学激光工程研究院,北京 100124;北京工业大学激光工程研究院,北京 100124;北京工业大学激光工程研究院,北京 100124;北京工业大学激光工程研究院,北京 100124;北京工业大学激光工程研究院,北京 100124;北京工业大学激光工程研究院,北京 100124【正文语种】中文【中图分类】TN248.4【相关文献】1.单管半导体激光器快轴准直轴向误差分析 [J], 陈晴;牛奔;杨盈莹;张玲;林学春;徐莉2.半导体激光列阵慢轴准直和聚焦特性 [J], 丁鹏;曹银花;祁俊峰;王晓薇;左铁钏3.采用组合透镜阵列准直半导体激光器线阵 [J], 樊桂花;吴健华;孙华燕;郭惠超;梁丹华4.光纤微透镜用于阵列半导体激光器快轴准直研究 [J], 高雪松;高春清;高明伟;李家泽;魏光辉5.半圆形半导体激光器阵列准直工艺方法研究 [J], 任浩;王伟;刘会民;徐会武;王晓燕;安振峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

二极管激光器快轴光束准直

二极管激光器快轴光束准直
ｖ ｒ ｃ ｔｃ ｔ ｉｈ ｐ ｗｅ ． ａ ｃ ｌｍａ ｏ ｃ ａｉｍ ｆｔｅｆｓ ａ ｉ ｃ ｌ ｍａ ｏ （ＡＣ）ｍｉｒ ｌ ｓ ｅｔ ａ ｓａｋ ｗｉ ｈｇ — ｏ ｒ Ｂｅ ｍ ｏｌ ｔ ｎ ｍｅ ｈ ｎｓ ｏ ａｔ ｘｓ ｏｌ ｔ ｎ Ｆ ｉｌ ｈ ｉ ｉ ｈ ｉ ｉ ｃｏｅ ｎ
ｗ ｓｄ ｓ ｂ ｄｉ ｉ ｐ ｐｒ ａ ｄｔ ａａ ｅ ｒ ｃ ｏｅ ｏ ｅｉｅａ ｄａｊｓ ｎｓｏ ｎ ｒ ｎ ｙｅ ． ａ ｅｃ ｅ ｔ ｓ ａｅ， ｈ ｐ ｍ ｔ ｓ ｈ ｓｎｆｒｄ ｖ ｄ ｔ ｔ ｆ ｅ ｓ ｅａ ａ ｚｄ ｉ ｒ ｎ ｈ ｎ ｅ ｒ ｅ ｃ ｎ ｕ ｍｅ ｌ ｗｅ ｌ
ｐ ｗｅ ｆ ｔ ｅ ２ ｂ ｅ ｔ ａ ｓａ ｋ ｗａ Ｗ ，ａ ｄ ｔｅ ｆ ｅｄ ｄ ｖ ｒ ｅ ｃ ａ ｇｅ ｏ ａ ｔ ｘ ｓ ｏｌｍａｅ ｏ ｒ ｏ ０一 ａ ｖ ｒｉ ｌ ｔ ｃ ｓ ２ ｋ ｈ ｒ ｃ ｎ ａ ｆ ｌ ｉ ｅｇ ｎ ｅ ｎ ｌ ｆ ｆ ｓ ａ ｉ ｃ ｌ ｈ ｒ ｉ ｉ ｔｄ
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｕ ｐ ｔｂ ａ ｏ ｉ ｄ ａ ｅ ｅｔｃ ｌ ｓａ ｋ ｈ ｓ ｔｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ｆ ｓ ａｌ ｄｖ ｒ ｅ ｃ ｎ ｌ ｔａ ｔ ｅ ｏ ｔ ｕ ｅ ｍ ｆ ｄ ｏ ｅ ｌｓ ｒ ｖ ｒｉａ ｔｃ ａ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｔ ｓ ｏ ｍ ｌ ｉｅ ｇ ｎ ｅ ａ ｇ ｅ ｉｉ
郭林辉 ， 高松 信 ， 吕文强 ， 武德 勇 ， 唐 淳 （ 国工程 物理研 究院 应 用 电子 学研 究所 ， 中 四川 绵 阳 ６ １ ０ ） ２ ９０
摘 要 ： 二极 管激光 器 泵 浦模 块输 出光束发 散 角小 、 向精 度 高 ， 其 中的快 轴 准直（ＡＣ 微 透镜 装 指 但 Ｆ ） 调 工 艺不 能满足 大功 率模 块 的应 用要 求 ， 对 此 问题 ， 针 分析 了快轴 准直微 透镜 的光束 准 直原 理 ， 简述

一种用于激光二极管阵列快慢轴同时准直的新型准直器

一种用于激光二极管阵列快慢轴同时准直的新型准直器
图。具有九个发光区的激光二极管阵列的憷匣轴
被准盖器矗ｉ赢出‘品森嘉苌翥功；矗；”
Ｆｉ ｇ－３ Ｏｕｔｐｕｔ ｂｅａｍ ｓｐｏｔ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｐｅｒｃｅｎｔ。ｆ ＬＤＡｗｉｔｈ
ｎｉｎｅ ｅｍｉｔｔｅｒｓ ａｆｔｅｒ ｆａｓｔ ａｎｄ。１。。。。ｉ。ｌｌｉｍａｔｉ。。
８期
张帆等：一种用于激光二极管阵列快慢轴同时准直的新型准直器
２工作原理及ＺＥＭＡＸ光路模拟
图ｌ为纵向侧面上刻有一列弧形槽的Ｄ型光 纤。这种准直器是利用三维精密调节平台和一，个具 有一定弧度和角度的金刚石磨具在一根Ｄ刑光纤 的纵向侧面上刻蚀一列与激光一极管阵列慢轴方向 长度一致的弧形槽。
『
图１纵向侧面上刻有一列弧形槽的Ｄ型光纤
Ｆｉｇ．１ Ｄ－ｔｙｐｅ ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ａｒｃ ｇｒｏｏｖｅｓ ｏｎ ｉｔｓ ｓｉｄｅ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ］ｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎ９１０００４４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｎｏｖｅｌ ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ ｆｏｒ ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｆａｓｔ ａｎｄ ｓｌｏｗ ａｘｉｓ。ｆ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅｓ ａｒｒａｙ（ＬＤＡ）ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｉｓ ｄｅｓ培ｎｅｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ＺＥＭＡＸ ａｎｄ ａｌｓｏ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｐｒｅｃｉｓｅ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｃｔｕａｔｏｒ ｔｏ ｅｒｏｄｅ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ｏｆ ａ Ｄｔｙｐｅ ｆｉｂｅｒ．Ｔｈｉｓ ｃｏｌｆｉｍａｔｏｒ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ａ １）＿ｔｙｐｅ ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｌｅｎｓ ａｒｒａｙ ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｉｔｙ ８ｓ ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ａｃｔｓ ａｓ ｔｈｅ ｓｌｏｗ ａｘｉｓ ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ ｆｏｒ ＬＤＡ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｎｔｙｐｅ ｆｉｂｅｒ ｉｓ ａｌｓｏ ａｂｌｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｍａｔｅ ｔｈｅ ｆａｓｔ ａｘｉｓ ｏｆ ＬＤＡ ｗｉｔｈ ｌｔｓ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄ—ｔｙｐｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｎｇｌｅｓ ｏｆ ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ ｏｆ ｌａｓｔ ａｎｄ ｓｌｏｗ ａｘｉｓ ａｒｅ １．８２ ｍｒａｄ ａｎｄ １０．４ ｍｒａｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｆｔｅｒ ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｌｏｓｓ ｉｓ ｌｅｓｆ，ｔｈａｎ ｊＯ％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅｓ；ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅｓ ａｒｒａｙ；ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ；ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ

一种光束准直器[发明专利]

一种光束准直器[发明专利]

专利名称：一种光束准直器
专利类型：发明专利
发明人：陈明阳,张银
申请号：CN201210433344.2申请日：20121101
公开号：CN102928991A
公开日：
20130213
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种新型光束准直器。

该准直器为一由透明介质组成的圆台，即由一圆锥去除顶部的小圆锥形成。

该准直器用于对非准直光束进行光束准直。

光束由小圆进入，从大圆输出。

圆台上下表面均为光滑表面，实现有效的输入、输出，圆台侧面为光滑表面或涂覆高反金属薄层，以实现对由圆台内部入射到圆台侧面的光进行有效的反射。

本发明提出的光束准直器可以将发散角较大的光束整形为具有较小发散角的光束，可用于太阳光收集系统、激光光束准直等。

从而有效地提高后续的聚光器对光的收集能力，解决普通聚光镜由于聚光后的光发散角大而无法将光有效会聚到光纤中传输的缺点。

申请人：江苏大学
地址：212013 江苏省镇江市学府路301号
国籍：CN
代理机构：南京知识律师事务所
代理人：卢亚丽
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一种阵列准直器[实用新型专利]

专利名称：一种阵列准直器
专利类型：实用新型专利
发明人：王红,刘艳秋,陈玉霞申请号：CN201720412761.7申请日：20170419
公开号：CN206671608U
公开日：
20171124
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及准直器技术领域，尤其是一种阵列准直器，包括整装壳体和光纤，整装壳体的内腔设置固定板，固定板的外壁呈矩阵状开设有不少于四个的插接孔，整装壳体的外壁安装接头，从接头处引出光纤，且光纤的端部均插入插接孔中，整装壳体远离接头的一侧开设通孔，调节透镜靠近固定板的一侧开设与光纤平齐的凹槽，调节透镜的侧壁粘接紧固螺栓，该阵列准直器可对光纤输出光的发散角度进行灵活的设计和调节，从而获得近似平行的输出光，同时采用多个柱面透镜连接在一起并对光纤的输出光进行折射，摈弃传统的设置多个凸面透镜的方法，降低了加工难度，从而达到了降低该阵列准直器生产成本的目的。

申请人：上海葛西光学科技有限公司
地址：201808 上海市嘉定区浏翔公路5566号4幢一层A区
国籍：CN
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一种激光准直装置及激光模组[实用新型专利]

专利名称：一种激光准直装置及激光模组专利类型：实用新型专利
发明人：罗宁一,徐明
申请号：CN201820940304.X
申请日：20180619
公开号：CN208314349U
公开日：
20190101
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本申请公开了激光准直装置和激光模组，包括底座、设置在所述底座上的透镜支架以及设置在所述透镜支架上的准直透镜，其中：所述底座上设置激光二极管安装孔，所述激光二极管安装孔用于固定安装激光二极管；所述透镜支架上设置透镜安装通孔，所述准直透镜设置在所述透镜安装通孔内；所述激光二极管安装孔的轴线与所述透镜安装通孔的轴线平行；所述透镜支架可拆卸连接所述底座。

本申请提供的激光准直装置和激光模组，在使用的时候，激光二极管固定安装在激光二极管安装孔内，带有准直透镜的透镜支架固定在底座上，使激光二极管的发光中轴线与准直透镜的中轴线重合，有效保证激光准直的效果。

申请人：维林光电(苏州)有限公司
地址：215123 江苏省苏州市苏州工业园区星湖街218号A2楼221室
国籍：CN
代理机构：北京弘权知识产权代理事务所(普通合伙)
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图５和６分别是在Ｄ型光纤的纵向侧面上实 际刻蚀的单个弧形面和多个弧形面，它们的实际半 径为１９０ ｐｍ左右。与优化值１７０ ｐｍ有１５～２０／＊ｍ 的误差，是由于实际刻蚀过程中，利用三维调节传动 平台确定初始的刻蚀点时，无法精确地控制到金刚 石磨具的刀口与Ｄ型光纤的纵向侧面相切，所以在 初始刻蚀点金刚石磨具的刀口与Ｄ型光纤的纵向 侧面之间难免会存在４～５ ｇｍ左右的空隙，这个空
率损失在１０“以下。
１
关键词光学器件；激光二极管阵列；光学设计；准真器
中图分类号ＴＮ ２５３
文献标识码Ａ
Ｎｏｖｅｌ Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ ｆｏｒ Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆａｓｔ ａｎｄ Ｓｌｏｗ Ａｘｉｓ
ｏｆ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅｓ Ａｒｒａｙ
ＺＨＡＮＧ Ｆａｎ，ＷＡＮＧ Ｃｈｕｎ—ＣａＤ＿，ＧＥＮＧ Ｒｕｉ，ＮＩＮＧ Ｔｉ—ｇａｎｇ，ＪＩＡＮ Ｓｈｕｉ＝ｓｈｅｎｇ
图２（ｂ）模拟ｒ一个包含九个发光区的激光二
图２ ＺＥＭＡＸ模拟的快轴（ａ）和慢轴（ｂ）方Ｉ劬被 Ｄ型光纤准直后的光路
Ｆｉｇ．２ ＺＥＭＡＸ ｒａｙ ｔｒａｃｉｎｇ ｏｆ ＬＤＡ Ｓ ｆａｓｔ ａｘｉｓ（ａ）ａｎｄ ｓｌｏｗ ａｘｉｓ（ｂ）ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｎｏｖｅｌ ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ
激光二极管阵列的快慢轴准直中一般均采用柱 透镜和微柱透镜阵列对快慢轴分别进行准直，因此
收稿日期：２００７ ０２ ０５；收到修改稿日期：２００７—０４—１２ 基金项目：北京市自然科学基金（４０５２０２３），新世纪优秀人才支持计划（ＮＣＥＴ ０６—００７５）和北京交通大学校科技基金 （２００６ＸＭ００３）资助项Ｅｔ。 作者简介：张帆（１９８ｌ一）。男，湖北人，博士研究生，主要从事激光器和光放大器的研究。Ｅ－ｍａｉ［：０４１１１０１６＠ｂｊｔｕ．ｅｄｏ．ｃｔｌ 导师简介：简水生（１９２９一），男，江西人，中国科学院院士，教授，博士生导师，目前研究方向为光纤通信、光纤传感、光纤有 源无源器件、光纤网。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓ＠ａｎ＠ｃｅｎｔｅｒ．ｂｊｔｕ，ｅｄｕ．ｃｎ
图。具有九个发光区的激光二极管阵列的憷匣轴
被准盖器矗ｉ赢出‘品森嘉苌翥功；矗；”
Ｆｉ ｇ－３ Ｏｕｔｐｕｔ ｂｅａｍ ｓｐｏｔ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｐｅｒｃｅｎｔ。ｆ ＬＤＡｗｉｔｈ
ｎｉｎｅ ｅｍｉｔｔｅｒｓ ａｆｔｅｒ ｆａｓｔ ａｎｄ。１。。。。ｉ。ｌｌｉｍａｔｉ。。
８期

张帆等：一种用于激光二极管阵列快慢轴同时准直的新型准直器
Ｆｉｇ．４ Ｏｕｔｐｕｔ ｂｅａｍ ｓｐｏｔ ｂｙ ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｆｔｅｒ ｅｖｅｒｙ ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ ｂｅａｍ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｏ ｅｖｅｒｙ ｅｍｉｔｔｅｒ ｗａｓ ｓｈｉｆｔｅｄ ｂｙ ｃｕｂｏｉｄ ｌｍｌｓ
３制作方法与实验结果
根据ＺＥＭＡＸ模拟优化的结果，在制作Ｄ型光 纤时，首先制作一根直径ｄ一１０ ｍＩｎ的圆形预制棒， 然后将其等半切割开来，与一根长为１０ ｍｍ，宽为 ７ ｍｉｌｌ的Ｋ方体石英棒高温烧融成为一体，最后在拉 丝塔上按等比例变化进行拉丝，得到中心厚度ｈ一 ４００ ｐ－ｍ，半径Ｒ一１７０ ｐｍ的Ｄ型光纤。将得到的Ｄ 型光纤放置在一个精密的三维调节传动平台上，利 用设计的具有一定弧度和角度的金刚石磨具，在这 根Ｄ型光纤的纵向侧面上刻蚀一列与激光二极管 阵列慢轴方向长度一致的弧形面，其中每个弧形面 的半径也控制在１７０ ｐ．ｍ左右。
１引 言
大功率激光二极管阵列（ＬＤＡ）以及激光二极 管叠阵（ＬＤＳ）是目前制作大功率固体激光器和光纤 激光器的主要抽运源““ｊ。它们由多个发光区集成 在一起，每个发光区都能发射高达ｌ～２ Ｗ的功率， 具有较高的电光转换效率（４０％～５０％），但由于半 导体的有源区较宽也使得这种高功率半导体激光器
具有很大的发散角，一般激光二极管阵列的快轴方 向有近４０。左右的发散角而慢轴方向也有１０。左右， 并且输出的光束不仅有较大的像散，而且光束形状 极不对称，光来质量很差。所以在被用作制作大功 率固体激光器和光纤激光器的抽运源之前通常要对 其进行快慢轴准直以及光束整形““…。
第３４卷第８期 ２００７肆８月
中 国 激光
ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＡＳＥＲＳ
文章编号：０２５８ ７０２５（２００７）０８—１０５９—０５
Ｖ０１．３４，Ｎｏ．８ Ａｕｇｕｓｔ，２００７
一种用于激光二极管阵列快慢轴 同时准直的新型准直器
张帆，王春灿，耿蕊，宁提纲，简水生
（北京交通大学光波技术研究所，北京１０００４４）
实验中所用的激光二极管阵列的出射功率为 ６０ ｗ，共有４９个发光区，每个发光区的间距为 ２００ ｐｍ。快轴宽度为】ｇｍ，发散角为４０。；慢轴总长 度为１ ｃｌｎ，发散角为１０。。经过如图６中所示的由Ｄ 型光纤纵向侧面刻槽所制成的准直器准直后，在距 离准直器３０ ｃｍ处用Ｓｐｉｒｉｃｏｎ公司的ＬＢＣ型光斑分 析仪对输出光束的形状大小和光强分布进行探测和 测量，得到一个如图７中所示的长条形光斑。
由图７可以看出，由于实际制作时光纤纵向的 弧面的半径以及槽深都存在一定的偏差，所以在慢 轴方向｝各个发光区准直后的光斑并不像ＺＡＭＡＸ 中模拟的那样间隔十分明显，而是相互有些许重叠， 这使得最后慢轴方向上光斑的尺寸比模拟结果要小 一些，而相应的发散角则要比模拟结果大一些；在快 轴方向上，因为Ｄ型光纤横向上的半径Ｒ在拉丝过 程中可以控制得比较精确，所以准直后的光斑大小 为７８ ｔｔｍ，与ＺＥＭＡＸ模拟的８０ ｔＬｍ十分接近。最后 利用长方体棱镜将各个发光区对应的小光斑进行位
图５ Ｄ型光纤的纵向侧面上实际刻蚀的单个弧形面的 显微镜示图
Ｆｉｇ．５ Ｍｉｅｒｏｇｒａｐｈ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ａｒｃ ｇｒｏｏｖｅ ｅｔｃｈｅｄ ０１１
ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｌａｔｅｒａｌ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ Ｉ●ｔｙｐｅ ｆｉｂｅｒ
图４各个发光区准直后的光斑被长方体棱镜上下平移 位置后，非相干叠加后的光斑大小
２工作原理及ＺＥＭＡＸ光路模拟
图ｌ为纵向侧面上刻有一列弧形槽的Ｄ型光 纤。这种准直器是利用三维精密调节平台和一，个具 有一定弧度和角度的金刚石磨具在一根Ｄ刑光纤 的纵向侧面上刻蚀一列与激光一极管阵列慢轴方向 长度一致的弧形槽。
『
图１纵向侧面上刻有一列弧形槽的Ｄ型光纤
Ｆｉｇ．１ Ｄ－ｔｙｐｅ ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ａｒｃ ｇｒｏｏｖｅｓ ｏｎ ｉｔｓ ｓｉｄｅ
摘要利用光学软件ＺＥＭＡＸ优化设计并实际制作了一种可用于激光二极管阵列（ＬＤＡ）快慢轴同时准直的新型
准直器件，这种准直器利用三维精密调节系统对Ｄ型光纤的侧面进行刻蚀，在Ｄ型光纤的纵向ｔ形成个微型柱
透镜阵列，其折射率与光纤折射率相同。利用这个微型桂透镜阵列对激光二极管阵列的慢轴进行准直，同时利用
Ｄ型光纤横向上Ｄ型结构对激光二极管阵列耐挟轴进行准直。准直后的光束发散角为１．８２ ｍｒａｄＸｌ０．４ ｍｒａｄ．功
图６ Ｄ型光纤的纵向侧面上实际刻蚀的多个弧形面的 显微镜示图
Ｆｉｇ．６ Ｍｉｅｒｏｇｒａｐｈ ｏｆ ｍｕｌｔｉ—ａｒｃ—ｇｒｏｏｖｅ ｅｔｃｈｅｄ ｏｎ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｌａｔｅｒａｌ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ １３－ｔｙｐｅ ｆｉｂｅｒ
隙导致最后实际刻蚀出来的弧面的半径比ＺＥＭＡＸ 优化的结果略微偏大一些。
中
国
柱透镜和微柱透镜阵列之间的相对位置的校准和同 定需要十分精确，容差度很小并且微柱透镜阵列的 制作ｊ：艺复杂，价格昂贵”’”ｌ。目前，国内外报道 的整形方法主要有：１）双平面反射镜法““，这种方 法对两个平面镜的相对位置的调节要求十分严格， 而且功率损耗较大；２）多棱镜阵列法“…，这种方法 是通过多个棱镜的折射、分割对光束进行重排和整 合，因此需要制作多重棱镜，制作＿［艺十分复杂ｔ ３） 衍射微透镜法““，这种方法虽然也是利用微透镜对 快慢轴进行准直，但是由于是分别对快慢轴进行准 直，所以用于慢轴准直的微透镜阵列与用于快轴准 直的柱透镜之间的相对位置不易调节。因此，这些 整形方法都存在器件加Ｔ困难或不易校对装调等问 题。本文提出了一种结合了快轴准直和慢轴准直两 种功能的激光二极管阵列准直器，能够对激光二极 管阵列的快慢轴同时进行准直，并且利用光学软件 ＺＥＭＡｘ对其进行光路模拟和参数优化，最后根据 优化的结果，利用三维精密调节平台和一个具有一 定弧度和角度的金刚石磨具制作出来。
弧形槽的弧形面所起的作用和微型柱透镜类 似，可以对激光二极管阵列的每一个发光区的慢轴 发散角分别进行准直。如图２所示，Ｄ型光纤本身 所具有的Ｄ型横截面结构也可以作为一个准直激 光二极管阵列快轴的普通柱透镜（图２（ａ）），而在Ｄ
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弧面都是对应激光二极管阵列的每一个发光区的慢 轴准真微透镜（图２（ｂ））一
激
光
３４卷
极管阵列，每个发光区问距为２００“ｍ，慢轴方ＪⅪ的 总长度为２ ｍｉＤ＿，并没置它的快轴发散角为４０。，慢轴 发散角为１０。，准直器距离激光二极管阵列的发光 区５０ ｐｍ，最后的探测接受面距离准直器３０ ｃｍ。 ＺＥＭＡＸ进行模拟和优化计算时所包含的光线数为 １０００００条。根据ＺＥＭＡＸ的模拟与优化，准甑器在 激光二极管阵列的快慢轴方向上的半径Ｒ均为 １７０ ｇｍ，中心厚度为４００ ｐｍ。其折射率ｎ与Ｄ型光 纤的折射率一致，均为ｌ＿４５。最后经过ＺＥＭＡＸ计 算得到如图３所示的准直后激光二极管阵列的输出 光斑形状与输出功率Ｐ。
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ］ｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎ９１０００４４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｎｏｖｅｌ ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ ｆｏｒ ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｆａｓｔ ａｎｄ ｓｌｏｗ ａｘｉｓ。ｆ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅｓ ａｒｒａｙ（ＬＤＡ）ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｉｓ ｄｅｓ培ｎｅｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ＺＥＭＡＸ ａｎｄ ａｌｓｏ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｐｒｅｃｉｓｅ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｃｔｕａｔｏｒ ｔｏ ｅｒｏｄｅ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ｏｆ ａ Ｄｔｙｐｅ ｆｉｂｅｒ．Ｔｈｉｓ ｃｏｌｆｉｍａｔｏｒ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ａ １）＿ｔｙｐｅ ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｌｅｎｓ ａｒｒａｙ ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｉｔｙ ８ｓ ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ａｃｔｓ ａｓ ｔｈｅ ｓｌｏｗ ａｘｉｓ ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ ｆｏｒ ＬＤＡ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｎｔｙｐｅ ｆｉｂｅｒ ｉｓ ａｌｓｏ ａｂｌｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｍａｔｅ ｔｈｅ ｆａｓｔ ａｘｉｓ ｏｆ ＬＤＡ ｗｉｔｈ ｌｔｓ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄ—ｔｙｐｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｎｇｌｅｓ ｏｆ ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ ｏｆ ｌａｓｔ ａｎｄ ｓｌｏｗ ａｘｉｓ ａｒｅ １．８２ ｍｒａｄ ａｎｄ １０．４ ｍｒａｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｆｔｅｒ ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ Ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｌｏｓｓ ｉｓ ｌｅｓｆ，ｔｈａｎ ｊＯ％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅｓ；ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅｓ ａｒｒａｙ；ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ；ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ