改變半導(dǎo)體激光器堆棧慢軸方向光場(chǎng)分布的方法
【專(zhuān)利摘要】改變半導(dǎo)體激光器堆棧慢軸方向光場(chǎng)分布的方法，主要包括：選取具有不同填充因子或與之對(duì)應(yīng)的發(fā)光單元個(gè)數(shù)的多個(gè)半導(dǎo)體激光陣列器件；在多個(gè)半導(dǎo)體激光陣列器件中，選出其中數(shù)個(gè)其慢軸方向光場(chǎng)分布不同的半導(dǎo)體激光陣列器件；將該數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光陣列器件按照一定的次序堆疊，使堆棧慢軸方向光場(chǎng)按特定要求分布。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)體激光陣列器件型激光器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引用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】改變半導(dǎo)體激光器堆棧慢軸方向光場(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)體激光器堆棧慢軸方向光場(chǎng)分布的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于半導(dǎo)體激光器具有體積小、重量輕、光電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，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，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，多是單峰或者雙峰結(jié)構(gòu)的分布，然而這兩種分布不能滿(mǎn)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)，并且這些方法以光束整形為主。然而，對(duì)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)體激光器堆棧慢軸方向光場(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，可實(shí)現(xiàn)其小型化。
[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)體激光器堆棧慢軸方向光場(chǎng)分布的方法，主要包括:選取具有不同填充因子或與之對(duì)應(yīng)的發(fā)光單元個(gè)數(shù)的多個(gè)半導(dǎo)體激光陣列器件；在多個(gè)半導(dǎo)體激光陣列器件中，選出其中數(shù)個(gè)其慢軸方向光場(chǎng)分布不同的半導(dǎo)體激光陣列器件；將該數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光陣列器件按照一定的次序堆疊，使堆棧慢軸方向光場(chǎng)按特定要求分布。
[0006]較佳的是，所述數(shù)個(gè)其慢軸方向光場(chǎng)分布不同的半導(dǎo)體激光陣列器件具有相同的波長(zhǎng)。
[0007]較佳的是，所述數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光陣列器件按照豎向依次堆疊方式疊加，例如:按照從上至下或者從下往上依次堆疊方式疊加。
[0008]較佳的是，所述堆棧慢軸方向光場(chǎng)分布疊加成平頂化的光場(chǎng)分布。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用填充因子不同或發(fā)光單元個(gè)數(shù)不同的半導(dǎo)體激光陣列器件，其慢軸方向光場(chǎng)分布不同的原理，通過(guò)調(diào)整堆棧中半導(dǎo)體激光陣列器件的堆疊方式，使堆棧慢軸方向光場(chǎng)按特定要求分布，從而滿(mǎn)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)體激光陣列器件型激光器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引用。
[0010]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】
[0011]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，半導(dǎo)體激光堆棧結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為圖1所示堆棧結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光堆棧慢軸光場(chǎng)分布示意圖。
[0013]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0014]1-填充因子20%FF，19個(gè)發(fā)光單元的陣列器件；
[0015]2-填充因子50%FF，24個(gè)發(fā)光單元的陣列器件；
[0016]3-填充因子20%FF，48個(gè)發(fā)光單元的陣列器件；
[0017]4-填充因子50%FF，25個(gè)發(fā)光單元的陣列器件；
[0018]5-填充因子20%FF，19個(gè)發(fā)光單元的陣列器件慢軸光場(chǎng)分布；
[0019]6-填充因子50%FF，24個(gè)發(fā)光單元的陣列器件慢軸光場(chǎng)分布；
[0020]7-填充因子20%FF，48個(gè)發(fā)光單元的陣列器件慢軸光場(chǎng)分布；
[0021]8-填充因子50%FF，25個(gè)發(fā)光單元的陣列器件慢軸光場(chǎng)分布；
[0022]9-堆疊后整個(gè)堆棧的慢軸光場(chǎng)分布。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明改變半導(dǎo)體激光器堆棧慢軸方向光場(chǎng)分布的方法是將幾種具有不同填充因子或發(fā)光單元個(gè)數(shù)的半導(dǎo)體激光陣列器件，按照特定的堆疊順序封裝成半導(dǎo)體激光堆棧。由于填充因子或發(fā)光單元個(gè)數(shù)不同的半導(dǎo)體激光陣列器件，其慢軸方向光場(chǎng)分布不同，例如單峰分布或雙峰分布，本發(fā)明通過(guò)光場(chǎng)的疊加最后將堆棧的光場(chǎng)分布疊加成平頂化的光場(chǎng)分布。
[0024]在堆疊過(guò)程中，選擇陣列器件時(shí)可選擇同波長(zhǎng)的半導(dǎo)體陣列，并且陣列器件的光場(chǎng)分布既有單峰分布，也有雙峰的分布，以避免半導(dǎo)體激光陣列器件堆疊時(shí)產(chǎn)生光場(chǎng)的分布不均勻或者個(gè)別半導(dǎo)體激光陣列燒毀的情況。
[0025]實(shí)施例:
[0026]下面結(jié)合圖1和圖2詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例。
[0027]半導(dǎo)體激光陣列器件的選擇可以根據(jù)最終所需的功率來(lái)確定，根據(jù)功率的大小決定半導(dǎo)體激光陣列器件的選擇和組合。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所輸出的功率為300W，故選擇四個(gè)半導(dǎo)體激光陣列器件，半導(dǎo)體激光堆棧的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0029]半導(dǎo)體激光陣列器件的堆疊順序從上至下依次為:
[0030]填充因子20%FF，19個(gè)發(fā)光單元的陣列器件1，
[0031]填充因子50%FF，24個(gè)發(fā)光單元的陣列器件2，
[0032]填充因子20%FF，48個(gè)發(fā)光單元的陣列器件3，
[0033]填充因子50%FF，25個(gè)發(fā)光單元的陣列器件4。
[0034]四個(gè)陣列器件的各自的慢軸方向光場(chǎng)分布分別為:雙峰分布5，單峰分布6，雙峰分布7，單峰分布8。堆疊后整個(gè)堆棧的慢軸光場(chǎng)分布為平頂化分布9，如圖2所示。
[0035]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CO2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)。
[0036]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)體激光器堆棧慢軸方向光場(chǎng)分布的方法，該方法主要包括:選取具有不同填充因子或與之對(duì)應(yīng)的發(fā)光單元個(gè)數(shù)的多個(gè)半導(dǎo)體激光陣列器件；在多個(gè)半導(dǎo)體激光陣列器件中，選出其中數(shù)個(gè)其慢軸方向光場(chǎng)分布不同的半導(dǎo)體激光陣列器件；將該數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光陣列器件按照一定的次序堆疊，使堆棧慢軸方向光場(chǎng)按特定要求分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述數(shù)個(gè)其慢軸方向光場(chǎng)分布不同的半導(dǎo)體激光陣列器件具有相同的波長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光陣列器件按照豎向依次堆疊方式疊加。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光陣列器件按照從上至下依次堆疊方式疊加。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述數(shù)個(gè)半導(dǎo)體激光陣列器件按照從下往上依次堆疊方式疊加。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述堆棧慢軸方向光場(chǎng)分布疊加成平頂化的光場(chǎng)分布。
【文檔編號(hào)】H01S5/06GK103855603SQ201410080703
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】王智勇, 賈冠男, 堯舜, 潘飛, 高祥宇, 李峙 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)