本发明涉及半导体激光器光束整形及光纤耦合系统，尤其涉及一种基于组合阶梯棱镜复用实现多波长合束的光纤耦合系统。
背景技术：
1、半导体激光器因为空间小、寿命长、电光之间的转化率高等优点，在工业加工、激光泵浦、生物医疗等领域得到广泛的使用。为了提高输出功率及满足实际应用，常采用巴条在垂直方向上堆叠等封装方式，这会导致快轴方向上光束存在暗区，快慢轴上的光束质量不均匀，进而难以耦合进入目标光纤，因此对半导体激光器光束整形及光纤耦合模块的设计研究至关重要。
2、基于阶梯棱镜含有多个透射面与反射面，结合光束的透射与反射可用来消除光束垂直方向上存在的光束死区，所以阶梯型棱镜在光纤耦合设计系统中常被使用。以往的阶梯棱镜的坡面只能用来使光束发生全反射，棱镜的利用效率低，完成整个系统需要使用大量光学整形元件，制作成本高，同时耦合效率低。
技术实现思路
1、发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种基于组合阶梯棱镜复用实现多波长合束的光纤耦合系统。
2、技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种基于组合阶梯棱镜复用实现多波长合束的光纤耦合系统，包括波长不同的多组激光光源、准直透镜、阶梯棱镜组、切割平移重排棱镜组、扩束镜和聚焦耦合透镜，每组激光光源包括两组波长相同且分别位于阶梯棱镜组两侧的激光堆栈；
3、所述阶梯棱镜组上设有多个阶梯面，所述阶梯面包括交替设置的坡面和平面，相邻坡面和平面为一个阶梯周期，相邻坡面和平面之间呈135°夹角，阶梯面包括若干阶梯周期；所述阶梯棱镜组上镀有波长合束膜；光束进入阶梯棱镜组后，通过坡面进行全反射以实现空间合束，通过波长合束膜实现波长合束；
4、所述切割平移重排棱镜组用于对光束进行重新排列以均衡光束质量满足光纤耦合条件，所述扩束镜用于对整形后的光束进行扩束，所述聚焦耦合透镜用于将光束聚焦耦合进入目标光纤。
5、进一步的，所述阶梯面的上下侧均设有阶梯周期，位于上侧的激光堆栈发出的激光经过阶梯面上侧的平面后，在阶梯面下侧的坡面发生反射；位于下侧的激光堆栈发出的激光经过阶梯面下侧的平面后，在阶梯面上侧的坡面发生反射。
6、进一步的，所述阶梯棱镜组包括依次连接的多个多边阶梯面棱镜和一个单边阶梯面棱镜，所述多边阶梯面棱镜在光束入射侧设有前阶梯面，在光束出射侧设有后阶梯面，所述前阶梯面与后阶梯面形状相同，所述后阶梯面的坡面上镀有波长合束膜，所述单边阶梯面棱镜仅在光束入射侧设有前阶梯面。
7、进一步的，所述多边阶梯面棱镜的后阶梯面与相邻多边阶梯面棱镜的前阶梯面胶合连接，所述单边阶梯面棱镜的前阶梯面与位于该单边阶梯面棱镜前的多边阶梯面棱镜的后阶梯面胶合连接。
8、进一步的，所述阶梯面包括12-20个阶梯周期，所述平面的长度为1.2mm-1.4mm，所述坡面在平面长度方向上的投影长度为0.56mm-0.85mm。
9、进一步的，包括波长分别为λ1、λ2、λ3的三组激光光源，所述阶梯棱镜组包括两个多边阶梯面棱镜和一个单边阶梯面棱镜，第一个多边阶梯面棱镜的后阶梯面的坡面上镀有透射波长为λ1光束、反射波长为λ2光束的薄膜，第二个多边阶梯面棱镜的后阶梯面的坡面上镀有透射波长为λ1、λ2光束、反射波长为λ3光束的薄膜。
10、进一步的，所述准直透镜包括快轴准直透镜和慢轴准直透镜。
11、进一步的，所述切割平移重排棱镜组包括多个旋转棱镜，光束在旋转棱镜内发生多次全反射以改变光束传播路径与方向。
12、进一步的，所述扩束镜为伽利略式扩束镜。
13、进一步的，所述聚焦耦合透镜为非球面透镜。
14、有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是(1)通过阶梯棱镜组的阶梯面复用，结合阶梯面光束全反射的空间合束技术与波长合束技术，实现多组光束的光路改变，消除光束暗区、提高快轴光束质量的同时完成多组光组合输出，在不降低质量的同时提高输出功率；(2)提高了棱镜的使用效率，整个系统简洁紧凑，可实现高效的光纤耦合并获得大的功率输出；(3)可根据所需的输出功率调整阶梯棱镜组结构，适应不同使用情况，扩大系统的适用范围。
1.一种基于组合阶梯棱镜复用实现多波长合束的光纤耦合系统，其特征在于，包括波长不同的多组激光光源、准直透镜、阶梯棱镜组、切割平移重排棱镜组(12)、扩束镜(13)和聚焦耦合透镜(14)，每组激光光源包括两组波长相同且分别位于阶梯棱镜组两侧的激光堆栈；
2.如权利要求1所述的光纤耦合系统，其特征在于，所述阶梯面的上下侧均设有阶梯周期，位于上侧的激光堆栈发出的激光经过阶梯面上侧的平面后，在阶梯面下侧的坡面发生反射；位于下侧的激光堆栈发出的激光经过阶梯面下侧的平面后，在阶梯面上侧的坡面发生反射。
3.如权利要求2所述的光纤耦合系统，其特征在于，所述阶梯棱镜组包括依次连接的多个多边阶梯面棱镜和一个单边阶梯面棱镜，所述多边阶梯面棱镜在光束入射侧设有前阶梯面，在光束出射侧设有后阶梯面，所述前阶梯面与后阶梯面形状相同，所述后阶梯面的坡面上镀有波长合束膜，所述单边阶梯面棱镜仅在光束入射侧设有前阶梯面。
4.如权利要求3所述的光纤耦合系统，其特征在于，所述多边阶梯面棱镜的后阶梯面与相邻多边阶梯面棱镜的前阶梯面胶合连接，所述单边阶梯面棱镜的前阶梯面与位于该单边阶梯面棱镜前的多边阶梯面棱镜的后阶梯面胶合连接。
5.如权利要求4所述的光纤耦合系统，其特征在于，所述阶梯面包括12-20个阶梯周期，所述平面的长度为1.2mm-1.4mm，所述坡面在平面长度方向上的投影长度为0.56mm-0.85mm。
6.如权利要求5所述的光纤耦合系统，其特征在于，包括波长分别为λ1、λ2、λ3的三组激光光源，所述阶梯棱镜组包括两个多边阶梯面棱镜和一个单边阶梯面棱镜，第一个多边阶梯面棱镜的后阶梯面的坡面上镀有透射波长为λ1光束、反射波长为λ2光束的薄膜，第二个多边阶梯面棱镜的后阶梯面的坡面上镀有透射波长为λ1、λ2光束、反射波长为λ3光束的薄膜。
7.如权利要求1所述的光纤耦合系统，其特征在于，所述准直透镜包括快轴准直透镜(7)和慢轴准直透镜(8)。
8.如权利要求1所述的光纤耦合系统，其特征在于，所述切割平移重排棱镜组(12)包括多个旋转棱镜，光束在旋转棱镜内发生多次全反射以改变光束传播路径与方向。
9.如权利要求1所述的光纤耦合系统，其特征在于，所述扩束镜(13)为伽利略式扩束镜。
10.如权利要求1所述的光纤耦合系统，其特征在于，所述聚焦耦合透镜(14)为非球面透镜。
