本發明專利技術一種基于半導體激光合束技術的白光激光器，屬于激光合束技術領域。本發明專利技術采用先進的激光合束技術，使三種波長分別為450nm，520nm，650nm半導體激光經快軸準直、慢軸準直、在同一豎直方向沿同一方向傳輸，經消色差聚焦透鏡聚焦到同一光斑，獲得白光激光，后端可耦合進光纖或其他器件傳輸。采用光電探測器分別對三種波長激光進行檢測，并轉化成電信號，可傳遞給激光器驅動，通過調節每個波長單元激光光源，保證激光功率的穩定性以及三種波長激光混合比例的穩定性。這種結構的白光激光器，可應用于獲得不同功率參數白光激光，廣泛應用于無線激光通信、激光照明、激光成像、激光顯示等領域。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于激光合束
，特別是涉及到一種基于半導體激光合束技術的白光激光器。
技術介紹
激光是繼原子能、計算機、半導體之后人類又一重要專利技術，在20世紀60年代問世以來，早已在通信、醫療、加工等領域發揮越來越重要的作用。傳統激光應用行業，絕大多數是利用高單色性的特點，使用單色激光器作為光源，如醫療領域，針對不同病灶采用不同波長的單色激光，對癥治療，可達到良好的治療效果；加工領域，利用金屬吸收效率較高的1064nm近紅外激光進行切割、打標等操作，達到加工效率高，質量好，節約能源的目的。而在近年來新興的無線激光通信、激光照明、激光成像、激光顯示等的激光應用領域，單色激光的應用受到了很大限制。為拓展激光應用領域，充分利用激光高亮度等優點，科學家及工程師們已著手開發白激光光源。在激光照明領域，美國亞利桑那州立大學實驗表明，利用白光LED照明每瓦至多產生150流明，而白激光每瓦能產生400流明，另外利用白色激光還能帶來比常規顯示器顏色更鮮艷、對比度更高的顯示器。在激光遠距離夜視照明系統中，白光激光器照明也可以獲得傳統紅外激光照明無法獲得的彩色圖像。在無線激光通信領域，白色激光一個潛在應用是“Li-Fi”，即使用光把設備聯網，它能比Wi-Fi快10倍以上。而目前針對Li-Fi的研究采用的是LED光源，而采用白激光作為光源的Li-Fi將比LED快10倍以上。由于激光固有屬性和單色性的特點，白激光的研發一直少有突破。而近年來隨著激光技術的發展和成熟，科學家和工程師們在白激光光源開發上逐步取得進展。目前白激光的生成通常采用紅、綠、藍三基色波段激光按一定比例混合而成。美國在該領域處于領先地位，亞利桑那州立大學研制出一種新型的半導體納米薄片，可同時發出紅、綠、藍三種波段激光，當三種激光相遇時，就出現
白激光。但國內專家指出，該成果目前只處于實驗室階段，且同樣屬于三基色激光混合成白激光的方式。在白激光研究領域，國內高校、研究所等科研單位以及一些企業單位也正在研發并取得一定成果。同樣是將紅、綠、藍三種波段激光混合獲得白激光，國內不同研究單位及企業采用了不同方式。傳統方式有采用三波長固體激光器混合，或采用一束單色激光泵浦混合染料輸出紅、綠、藍三基色，并混合獲得白光激光器。其特點是技術成熟，功率較高，但通常這種激光器尺寸較大，結構較復雜，且激光穩定性較差。新型的方式有采用光纖合束的方式或光譜合束、偏振合束的半導體激光合束的方式將三基色激光混合獲得白光激光器。與傳統方式相比，新型的白光激光獲得方式簡化了激光器結構，更易實現白光激光器小型化，方便激光器在無線激光通信、激光成像、激光顯示等領域的應用。但與傳統技術相比，國內新型的白光激光獲得技術處于起步階段，有待進一步開發與優化。我們采用不同于以上研發成果的技術和方式，基于半導體激光合束技術，采用一種新的半導體激光合束方式和結構，專利技術了一種新型半導體白光激光器。
技術實現思路
一種基于半導體激光合束技術的白光激光器，其特征是：包括階梯型熱沉、450nm半導體激光光源、450nm快軸準直透鏡、450nm慢軸準直透鏡、450nm反射鏡、450nm分光鏡、450nm探測器、520nm半導體激光光源、520nm快軸準直透鏡、520nm慢軸準直透鏡、520nm反射鏡、520nm分光鏡、520nm探測器、650nm半導體激光光源、650nm快軸準直透鏡、650nm慢軸準直透鏡、650nm反射鏡、650nm分光鏡、650nm探測器和消色差聚焦透鏡，所述階梯型熱沉的上表面呈三層階梯狀結構，分別為最高階梯層、中間階梯層和最低階梯層；所述最高階梯層上依次固定安裝有450nm半導體激光光源、450nm快軸準直透鏡、450nm慢軸準直透鏡、450nm分光鏡、450nm探測器和450nm反射鏡；所述中間階梯層上依次固定安裝有520nm半導體激光光源、520nm快軸準直透鏡、520nm慢軸準直透鏡、520nm分光鏡、520nm探測器和520nm反射鏡；所述最低階梯層上依次固定安裝有650nm半導體激光光源、650nm快軸準直透鏡、650nm慢軸準直透鏡、650nm
分光鏡、650nm探測器和650nm反射鏡；所述450nm半導體激光光源發射藍色激光，經過450nm快軸準直透鏡進行快軸準直，再經過450nm慢軸準直透鏡進行慢軸準直，然后以45°入射角入射至450nm反射鏡，光路方向改變90°，入射至消色差聚焦透鏡；所述450nm分光鏡固定安裝在450nm慢軸準直透鏡與450nm反射鏡之間，450nm分光鏡反射出的激光入射至450nm探測器；所述450nm探測器通過導線與激光驅動器連接；所述520nm半導體激光光源發射綠色激光，經過520nm快軸準直透鏡進行快軸準直，再經過520nm慢軸準直透鏡進行慢軸準直，然后以45°入射角入射至520nm反射鏡，光路方向改變90°，入射至消色差聚焦透鏡；所述520nm分光鏡固定安裝在520nm慢軸準直透鏡與520nm反射鏡之間，520nm分光鏡反射出的激光入射至520nm探測器；所述520nm探測器通過導線與激光驅動器連接；所述650nm半導體激光光源發射紅色激光，經過650nm快軸準直透鏡進行快軸準直，再經過650nm慢軸準直透鏡進行慢軸準直，然后以45°入射角入射至650nm反射鏡，光路方向改變90°，入射至消色差聚焦透鏡；所述650nm分光鏡固定安裝在650nm慢軸準直透鏡與650nm反射鏡之間，650nm分光鏡反射出的激光入射至650nm探測器；所述650nm探測器通過導線與激光驅動器連接；所述消色差聚焦透鏡位于階梯型熱沉的一側，消色差聚焦透鏡將三種波長激光聚焦到同一光斑，混合成白光激光，并輸出；所述激光驅動器分別通過導線與450nm半導體激光光源、520nm半導體激光光源以及650nm半導體激光光源連接。所述入射至消色差聚焦透鏡的三種波長激光在同一豎直平面沿同一方向傳播。所述中間階梯層與最高階梯層之間的高度差為1mm，中間階梯層與最低階梯層之間的高度差為1mm。所述450nm快軸準直透鏡、520nm快軸準直透鏡和650nm快軸準直透鏡均為截面為D形的非球面聚焦柱透鏡。所述450nm慢軸準直透鏡、520nm慢軸準直透鏡和650nm慢軸準直透鏡均為截面為D形的球面聚焦柱透鏡。所述450nm反射鏡、520nm反射鏡和650nm反射鏡均為平面反光鏡。所述450nm分光鏡、520nm分光鏡和650nm分光鏡均為平板玻璃鏡。通過上述設計方案，本專利技術可以帶來如下有益效果：本專利技術中的階梯型熱沉通過階梯型結構優化設計，使波長分別為450nm、520nm、650nm的三束激光在同一豎直方向沿同一方向傳播；消色差聚焦透鏡，采用消色差設計，用于將三種波長激光聚焦于同一焦點，生成白光激光。通過本專利技術獲得一種聚焦光斑很小的白光激光器，后端可耦合進光纖，或其他器件傳輸。本專利技術設置的光電探測器，對每種波長激光功率的檢測，并通過激光驅動器實時調節各波長激光功率，保證激光器運行的穩定性，同時也保證了各波長激光傳輸比例的穩定性。本專利技術具有體積小、激光穩定性強、結構簡單，易于維護的特點，能夠獲得不同功率參數的白光激光，可廣泛應用于無線激光通信、激光照明、激光成像、激光顯示等領域本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于半導體激光合束技術的白光激光器，其特征是：包括階梯型熱沉(1)、450nm半導體激光光源(201)、450nm快軸準直透鏡(202)、450nm慢軸準直透鏡(203)、450nm反射鏡(204)、450nm分光鏡(205)、450nm探測器(206)、520nm半導體激光光源(301)、520nm快軸準直透鏡(302)、520nm慢軸準直透鏡(303)、520nm反射鏡(304)、520nm分光鏡(305)、520nm探測器(306)、650nm半導體激光光源(401)、650nm快軸準直透鏡(402)、650nm慢軸準直透鏡(403)、650nm反射鏡(404)、650nm分光鏡(405)、650nm探測器(406)和消色差聚焦透鏡(5)，所述階梯型熱沉(1)的上表面呈三層階梯狀結構，分別為最高階梯層(2)、中間階梯層(3)和最低階梯層(4)；所述最高階梯層(2)上依次固定安裝有450nm半導體激光光源(201)、450nm快軸準直透鏡(202)、450nm慢軸準直透鏡(203)、450nm分光鏡(205)、450nm探測器(206)和450nm反射鏡(204)；所述中間階梯層(3)上依次固定安裝有520nm半導體激光光源(301)、520nm快軸準直透鏡(302)、520nm慢軸準直透鏡(303)、520nm分光鏡(305)、520nm探測器(306)和520nm反射鏡(304)；所述最低階梯層(4)上依次固定安裝有650nm半導體激光光源(401)、650nm快軸準直透鏡(402)、650nm慢軸準直透鏡(403)、650nm分光鏡(405)、650nm探測器(406)和650nm反射鏡(404)；所述450nm半導體激光光源(201)發射藍色激光，經過450nm快軸準直透鏡(202)進行快軸準直，再經過450nm慢軸準直透鏡(203)進行慢軸準直，然后以45°入射角入射至450nm反射鏡(204)，光路方向改變90°，入射至消色差聚焦透鏡(5)；所述450nm分光鏡(205)固定安裝在450nm慢軸準直透鏡(203)與450nm反射鏡(204)之間，450nm分光鏡(205)反射出的激光入射至450nm探測器(206)；所述450nm探測器(206)通過導線與激光驅動器連接；所述520nm半導體激光光源(301)發射綠色激光，經過520nm快軸準直透鏡(302)進行快軸準直，再經過520nm慢軸準直透鏡(303)進行慢軸準直，然后以45°入射角入射至520nm反射鏡(304)，光路方向改變90°，入射至消色差聚焦透鏡(5)；所述520nm分光鏡(305)固定安裝在520nm慢軸準直透鏡(303)與520nm反射鏡(304)之間，520nm分光鏡(305)反射出的激光入射至520nm探測器(306)；所述520nm探測器(306)通過導線與激光驅動器連接；所述650nm半導體激光光源(401)發射紅色激光，經過650nm快軸準直透鏡(402)進行快軸準直，再經過650nm慢軸準直透鏡(403)進行慢軸準直，然后以45°入射角入射至650nm反射鏡(404)，光路方向改變90°，入射至消色差聚焦透鏡(5)；所述650nm分光鏡(405)固定安裝在650nm慢軸準直透鏡(403)與650nm反射鏡(404)之間，650nm分光鏡(405)反射出的激光入射至650nm探測器(406)；所述650nm探測器(406)通過導線與激光驅動器連接；所述消色差聚焦透鏡(5)位于階梯型熱沉(1)的一側，消色差聚焦透鏡(5)將三種波長激光聚焦到同一光斑，混合成白光激光，并輸出；所述激光驅動器分別通過導線與450nm半導體激光光源(201)、520nm半導體激光光源(301)以及650nm半導體激光光源(401)連接。...
【技術特征摘要】
1.一種基于半導體激光合束技術的白光激光器，其特征是：包括階梯型熱沉(1)、450nm半導體激光光源(201)、450nm快軸準直透鏡(202)、450nm慢軸準直透鏡(203)、450nm反射鏡(204)、450nm分光鏡(205)、450nm探測器(206)、520nm半導體激光光源(301)、520nm快軸準直透鏡(302)、520nm慢軸準直透鏡(303)、520nm反射鏡(304)、520nm分光鏡(305)、520nm探測器(306)、650nm半導體激光光源(401)、650nm快軸準直透鏡(402)、650nm慢軸準直透鏡(403)、650nm反射鏡(404)、650nm分光鏡(405)、650nm探測器(406)和消色差聚焦透鏡(5)，所述階梯型熱沉(1)的上表面呈三層階梯狀結構，分別為最高階梯層(2)、中間階梯層(3)和最低階梯層(4)；所述最高階梯層(2)上依次固定安裝有450nm半導體激光光源(201)、450nm快軸準直透鏡(202)、450nm慢軸準直透鏡(203)、450nm分光鏡(205)、450nm探測器(206)和450nm反射鏡(204)；所述中間階梯層(3)上依次固定安裝有520nm半導體激光光源(301)、520nm快軸準直透鏡(302)、520nm慢軸準直透鏡(303)、520nm分光鏡(305)、520nm探測器(306)和520nm反射鏡(304)；所述最低階梯層(4)上依次固定安裝有650nm半導體激光光源(401)、650nm快軸準直透鏡(402)、650nm慢軸準直透鏡(403)、650nm分光鏡(405)、650nm探測器(406)和650nm反射鏡(404)；所述450nm半導體激光光源(201)發射藍色激光，經過450nm快軸準直透鏡(202)進行快軸準直，再經過450nm慢軸準直透鏡(203)進行慢軸準直，然后以45°入射角入射至450nm反射鏡(204)，光路方向改變90°，入射至消色差聚焦透鏡(5)；所述450nm分光鏡(205)固定安裝在450nm慢軸準直透鏡(203)與450nm反射鏡(204)之間，450nm分光鏡(205)反射出的激光入射至450nm探測器(206)；所述450nm探測器(206)通過導線與激光驅動器連接；所述520nm半導體激光光源(301)發射綠色激光，經過520nm快軸準直透鏡(302)進行快軸準直，再經過520nm慢軸準直透鏡(303)進行慢軸準直，然后以45°入射角入射至520nm反射鏡(304)，光路方向...
【專利技術屬性】
技術研發人員：董洪斌，張巍，張辰，孫婷婷，劉大巍，白戎，
申請(專利權)人：長春德信光電技術有限公司，
類型：發明
國別省市：吉林;22
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