一种激光合束装置的制造方法_2

文档序号:9913642阅读:来源:国知局
应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0061 ]建立X轴、y轴和z轴,X轴为横轴,z轴为纵轴,y轴为竖轴,构成右手空间直角坐标系x-y-z,依据该右手空间直角坐标系对本发明提供的空间合束装置及系统进行说明,在以下的实施例中,纵轴对应于激光光束的快轴方向,横轴对应于激光光束的慢轴方向。
[0062]图2示出了根据本发明的实施例一的一种激光合束装置的示意图,示出了激光合束装置在y-z平面上的分布示意图。该装置包括:两个激光器阵列、两个准直器和一个水冷板I;如图2所示,每个激光器阵列中包括3个激光器2,每个准直器与一个激光器阵列相对应,包括对应于激光器阵列中的3个激光器2的3个快轴准直透镜3(对激光光束在快轴方向上的发散情况进行准直)。其中,两个激光器阵列分别固定于水冷板I的上表面和下表面,水冷板I的上表面和下表面均呈阶梯状,每个阶梯上固定一个激光器2,对于每个激光器阵列,3个激光器2均为半导体激光器单管,3个激光器2在y-z平面上呈阶梯状分布。在本实施例中,通过快轴准直透镜3对激光光束的准直作用和水冷板I的上表面/下表面的阶梯状结构对激光光束的空间分布作用,使得每个激光器阵列中的3个激光器2输出的3条激光光束实现了空间合束;进一步地,该激光合束装置还包括一个合束器(图中未画出),对于两个激光器阵列输出的6条激光光束进行进一步的合束处理,该合束处理可以是空间合束、波长合束或偏振合束等。
[0063]图3A示出了根据本发明的实施例二的一种激光合束装置的示意图,示出了激光合束装置在y-z平面上的分布示意图。该装置包括:两个激光器阵列、两个准直器和一个水冷板I;如图3A所示,每个激光器阵列中包括3个激光器2,每个准直器与一个激光器阵列相对应,包括对应于激光器阵列中的3个激光器2的3个快轴准直透镜3(对激光光束在快轴方向上的发散情况进行准直)和3个慢轴准直透镜4(对激光光束在慢轴方向上的发散情况进行准直)。其中,两个激光器阵列分别固定于水冷板I的上表面和下表面,水冷板I的上表面和下表面均呈阶梯状,每个阶梯上固定一个激光器2,对于每个激光器阵列,3个激光器2均为半导体激光器单管,3个激光器2在y-z平面上呈阶梯状分布。在本实施例中,通过快轴准直透镜3和慢轴准直透镜对激光光束的准直作用和水冷板的上表面/下表面的阶梯状结构对激光光束的空间分布作用,使得每个激光器阵列中的3个激光器2输出的3条激光光束实现了空间合束;进一步地,该激光合束装置还包括一个合束器(图中未画出),对于两个激光器阵列输出的6条激光光束进行进一步的合束处理,该合束处理可以是空间合束、波长合束或偏振合束等;本实施例采用空间合束。
[0064]图3B示出了根据本发明实施例二的激光合束装置输出的激光光束阵列的光强分布示意图。如图3B所示,本实施例得到的激光光束阵列中的各激光光束的光强均呈高斯分布,上面的3个光斑是位于水冷板I的上表面的3个激光器2发出的激光光束经空间合束形成的,下面的3个光斑是位于水冷板I的下表面的3个激光器2发出的激光光束经空间合束形成的,6条激光光束的光斑沿快轴方向排成一列。
[0065]相应地,在其他实施例中,输出的激光光束阵列中的各激光光束的光斑也可以是沿慢轴方向排成一列,可以根据实际需求设置,在此不做限制。
[0066]可见,本发明提供的技术方案在水冷板的上下两面进行激光器的排布,在对相同数量的激光光束进行合束的前提下,通过高效利用水冷板缩小了激光合束装置的体积,减轻了激光合束装置的重量,节省了激光合束装置所用的水冷板材料,降低了激光合束装置的成本,符合激光合束装置的生产加工需求,能够推进激光合束技术的不断发展和进步。
[0067]在本发明的实施例中,上述激光合束装置中的水冷板I可以有如下实施方式:
[0068]方式1:参见图4A-图4D,图4A示出了根据本发明一个实施例的水冷板的立体图,图4B示出了根据本发明一个实施例的水冷板的俯视图,图4C示出了根据本发明一个实施例的水冷板的正视图,图4D示出了根据本发明一个实施例的水冷板的侧视图。由图中可知,在本实施例中,所述水冷板I包括:上层板1-1-1、中层板1-1-2和下层板1-1-3;中层板1-1-2内设置有一条进水通道和一条出水通道,以供冷却水的流入和流出;上层板1-1-1内设置有多条水冷通道,当上层板1-1-1的下表面与中层板1-1-2的上表面对接时,上层板1-1-1内的每条水冷通道的两端与中层板1-1-2内的所述进水通道和所述出水通道分别连通;下层板1-1-3内设置有多条水冷通道,当下层板1-1-3的上表面与中层板1-1-2的下表面对接时,下层板1-1-3内的每条水冷通道的两端与中层板1-1-2内的所述进水通道和所述出水通道分别连通。
[0069]两个激光器阵列分别固定在上层板1-1-1的上表面和下层板1-1-3的下表面上;在具体的实施过程中,上层板1-1-1和下层板1-1-3在分别与激光器阵列固定后再与中层板1-1-2对接形成水冷板I;其中,两个激光器阵列通过相同温度的烧结工艺分别烧结在上层板1-1-1和下层板1-1-3上;上层板1-1-1、中层板1-1-2和下层板1-1-3通过螺丝连接固定。
[0070]方式2:参见图5A-图,图5A示出了根据本发明另一个实施例的水冷板的立体图,图5B示出了根据本发明另一个实施例的水冷板的俯视图,图5C示出了根据本发明另一个实施例的水冷板的正视图,图5D示出了根据本发明另一个实施例的水冷板的侧视图。由图中可知,在本实施例中,所述水冷板I包括:上层板1-2-1和下层板I_2_2 ;上层板1-2-1的下表面设置有多条凹槽;下层板1-2-2的上表面设置有多条凹槽;当上层板1-2-1的下表面与下层板1-2-2的上表面对接时,上层板1-2-1的下表面上的多条凹槽与下层板1-2-2的上表面上的多条凹槽拼接形成多条水冷通道。
[0071]两个激光器阵列分别固定在上层板1-2-1的上表面和下层板1-2-2的下表面上;在具体实施过程中,先将上层板1-2-1和下层板1-2-2焊接形成水冷板I;再将一个激光器阵列通过温度较高的烧结工艺烧结在上层板1-2-1上,另一个激光器阵列通过温度较低的烧结工艺烧结在下层板1-2-2上;或者,再将一个激光器阵列通过温度较高的烧结工艺烧结在下层板1-2-2上,另一个激光器阵列通过温度较高的较低的烧结工艺烧结在上层板1-2-1上。
[0072]方式3:参见图6A-图6D,图6A不出了根据本发明再一个实施例的水冷板的立体图,图6B示出了根据本发明再一个实施例的水冷板的俯视图,图6C示出了根据本发明再一个实施例的水冷板的正视图,图6D示出了根据本发明再一个实施例的水冷板的侧视图。在本实施例中,所述水冷板I通过3D打印技术成型,所述水冷板I内部具有水冷通道。一个激光器阵列通过温度较高的烧结工艺烧结在所述水冷板I的上表面上,另一个激光器阵列通过温度较低的烧结工艺烧结在所述水冷板I的下表面上。
[0073]可见,本发明提供的激光合束装置中的双面可用的水冷板I可以根据实际需求灵活地选择进行加工的【具体实施方式】,并相应地选择激光器阵列在水冷板I的表面上进行固定的【具体实施方式】。
[0074]图7A示出了根据本发明的实施例三示出的一种激光合束装置的示意图,示出了激光合束装置在y-z平面上的分布示意图。该装置包括:两个激光器阵列、两个准直器、一个水冷板I 一个半波片5和一个偏振侧移分光棱镜6;如图7A所示,每个激光器阵列中包括3个激光器2,每个准直器与一个激光器阵列相对应,包括对应于激光器阵列中的3个激光器2的3个快轴准直透镜3(对激光光束
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