用于千瓦级直接半导体激光堆栈的聚焦光学系统

摘要：

针对2750 W直接大功率半导体激光堆栈输出的矩形光斑,设计了一种长焦距光学系统用于激光材料加工.首先,对整形光路进行了理论分析,利用倒置开普勒望远系统原理对慢轴光束进行扩束和准直,再利用聚焦镜实现快慢轴同步聚焦.推导出了快慢轴聚焦光斑大小的公式并计算出焦深理论值,分析了聚焦光斑大小的影响因素.接着,用ZEMAX软件模拟了LD stack光源和整个光学系统并进行了光线追迹,得到了模拟的光束变化形式及聚焦光斑尺寸.最后,进行相应的实验验证,实现了1.5 mm×4.0 mm的焦点光斑,焦距250 mm,焦深18.6 mm.讨论了整个聚焦光学系统性能的优缺点以及今后的改进方向.这种聚焦方法可以得到长焦距高功率密度聚焦光斑,满足激光熔覆、表面处理等工艺对光源的要求.

关键词：半导体激光堆栈、ZEMAX、光束整形、光束聚焦

所属期刊栏目：39

分类号：TN248.4(光电子技术、激光技术)

资助基金：国家重点基础研究发展计划9732011CB606305;北京市教委项目KM201310005018

在线出版日期：2018-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1107-1114