專利名稱：一種半導體激光光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種半導體激光光源，尤其涉及半導體激光器的光纖耦合技術(shù)。
背景技術(shù)：
半導體激光器是實用中最重要的一類激光器，它具有體積小、壽命長、運轉(zhuǎn)可靠、 耗電量少等優(yōu)點，在激光通信、光存儲、光陀螺、激光打印、測距以及雷達等方面應(yīng)用廣泛， 在激光顯示或其他需要高亮度、高光束質(zhì)量激光的場合中，也常采用半導體激光器(LD)作 為光源，因為半導體激光器存在輸出光為發(fā)散光束且功率密度相對較低的問題，單個半導 體激光器往往無法滿足激光顯示對光源的要求。實際應(yīng)用中，常需要將多個半導體激光器 的輸出光耦合后輸出。目前將多個半導體激光器的輸出光耦合輸出的方式有兩種一是 將半導體激光器在芯片一級制作成半導體激光陣列(即bar條)，再通過整形光學系統(tǒng)將 陣列中每個激光器的輸出光經(jīng)過整形耦合到一起輸出，另一種方式是將多個獨立的半導體 激光器的輸出光經(jīng)過整形耦合到一起輸出，半導體激光器可以串聯(lián)也可以并聯(lián)。由于多個 獨立的半導體激光器在整形耦合前可進行篩選，并且可以采用單獨制冷，組合成的激光光 源可靠性、一致性和壽命一般好于使用陣列的組件，因而應(yīng)用較為廣泛。如授權(quán)公告號為 CN201203679Y的中國實用新型專利《一種多路半導體激光耦合入單根光纖的結(jié)構(gòu)》，即采用 將多個獨立半導體激光器的輸出光整形耦合到一起的方式，其工作原理為將多個激光器芯 片安裝于階梯型金屬熱沉上，每個激光器芯片前都有一個微柱透鏡，對其光束快軸方向進 行準直后形成平行、等間距的光束，每個經(jīng)準直的光束都照射到一個反射鏡上，每個反射光 束都由一個柱透鏡對慢軸方向進行準直，得到快、慢軸方向都被壓縮的、互相平行并且其間 距也被壓縮的組合光束，該光束由透鏡聚焦耦合進入多模光纖。該專利具有外形緊湊，靈活 度高，適用廣泛的優(yōu)點。但是為了安裝微柱透鏡和反射鏡，需要設(shè)置反射鏡熱沉，然后將反 射鏡熱沉與階梯型金屬熱沉相對安裝并按要求固定在一個底板上，再將耦合透鏡和多模 光纖安裝在光路中，整體結(jié)構(gòu)較為復雜，調(diào)試也較復雜，對操作者的技術(shù)水平要求較高。又如專利號為US6M0116B1的美國專利《用于實現(xiàn)高光束質(zhì)量和高亮度的激光 二極管陣列》，主要結(jié)構(gòu)包括階梯型熱沉、多個半導體激光器、用于減小輸出光束發(fā)散度的 透鏡，其中至少一個實施例中，還包括一個反射鏡，反射鏡將半導體激光器輸出光耦合入光 纖，最終得到了一些互相平行的準直光束，這些相鄰準直光束發(fā)散角幾近于零，并且相鄰光 束之間的“死區(qū)”寬度限制到小于某一光束的直徑。為達到這一目的，該專利通過設(shè)置反射 鏡壓縮準直光束，考慮到反射鏡需要滿足任何一束光只照射到對應(yīng)的反射鏡而不照射到相 鄰的反射鏡上，且減少功率損耗，對于反射鏡的間距、反射鏡的大小都有嚴格要求，因此結(jié) 構(gòu)較為復雜，制造成本較高，且對操作者的專業(yè)知識有一定要求。由上可見，目前雖然已經(jīng)存在多種激光二極管陣列和光束組合系統(tǒng)，但在一些對 光束質(zhì)量、功率密度要求不高的領(lǐng)域，還缺乏一種體積較小，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便的半導體 激光光源。
實用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的體積較大，結(jié)構(gòu)復雜，對操作人員要求高的問題，本實用新 型提供一種體積小，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便的半導體激光光源。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下面所描述一種半導體激光光源，包括具有N個階梯的熱沉，所述的每個階梯包括豎直安裝面和水平安裝面，其中N為自 然數(shù)；2 (N-I)個半導體激光器，包括設(shè)置在豎直安裝面上的第一半導體激光器以及設(shè)置在 水平安裝面上的第二半導體激光器，第一半導體激光器的輸出光光軸垂直于豎直安裝面， 第二半導體激光器的輸出光光軸垂直于水平安裝面，第一半導體激光器與設(shè)置在其下一級 階梯水平安裝面上的第二半導體激光器輸出光光軸相交于一點；設(shè)置在每個第二半導體激 光器上方，用于調(diào)整第二半導體激光器的輸出光光軸方向的反射鏡；N-I個微透鏡，設(shè)置在 第一半導體激光器輸出光光軸與第二半導體激光器輸出光光軸交點上，用于對半導體激光 器輸出光進行準直，使半導體激光器的輸出光經(jīng)對應(yīng)的微透鏡準直后形成準直光束。所述的半導體激光器為單個半導體激光器芯片，半導體激光器bar條，或者多個 半導體激光器芯片組成的半導體激光器陣列。所述的多個半導體激光器的輸出光是相同波長的光。所述的多個半導體激光器的輸出光是不完全相同波長的光。所述的反射鏡為平面反射鏡或者棱鏡反射鏡。所述的反射鏡固定在豎直安裝面上面。所述的微透鏡通過連接件固定在反射鏡或者熱沉上面。所述的半導體激光器與熱沉之間設(shè)有過渡熱沉，所述過渡熱沉固定在熱沉上。本實用新型在采取了上述技術(shù)方案以后所具有的技術(shù)優(yōu)點如下面所描述第一，采用階梯狀熱沉，階梯的數(shù)目可以根據(jù)需要的激光總功率和單個激光器的 功率、發(fā)射波長種類選取，所選用的半導體激光器3的輸出光波長可以相同也可以不同，因 此激光光源具有很強的靈活性。[0018]第二，本實用新型通過設(shè)置反射鏡，對相鄰半導體激光器輸出光束之間的“死區(qū)” 進行了壓縮，改善了光源的功率密度和光束質(zhì)量，反射鏡需要滿足任一第二半導體激光器 的輸出光只照射到對應(yīng)的反射鏡而不照射到相鄰的反射鏡上，對于反射鏡的間距、反射鏡 的大小要求較為寬松，易于取材。第三，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，且能夠保證激光耦合的效率和穩(wěn)定性，提 高了系統(tǒng)的易用性，適用于大規(guī)模的模塊化生產(chǎn)。

通過
以下結(jié)合附圖對其示例性實施例進行的描述，本實用新型上述特征和優(yōu)點將 會變得更加清楚和容易理解。圖1是本實用新型的半導體激光光源具體實施例的工作原理示意圖；圖2是本實用新型的半導體激光光源另一具體實施例的工作原理示意圖；圖3是本實用新型的半導體激光光源另一具體實施例的工作原理示意圖；圖4是本實用新型的半導體激光光源另一具體實施例的工作原理示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細的描述。(實施例一)圖1是本實用新型的半導體激光光源具體實施例的工作原理示意圖。具有N個階梯的熱沉，所述的每個階梯包括豎直安裝面和水平安裝面，其中N為自 然數(shù)；2(N-1)個半導體激光器，包括設(shè)置在豎直安裝面上的(N-I)個第一半導體激光器以 及設(shè)置在水平安裝面上的(N-I)個第二半導體激光器，第一半導體激光器的輸出光光軸垂 直于豎直安裝面，第二半導體激光器的輸出光光軸垂直于水平安裝面，第一半導體激光器 與設(shè)置在其下一級階梯水平安裝面上的第二半導體激光器輸出光光軸相交于一點；設(shè)置在 每個第二半導體激光器上方，用于調(diào)整第二半導體激光器的輸出光光軸方向的反射鏡；N-I 個微透鏡，設(shè)置在第一半導體激光器輸出光光軸與第二半導體激光器輸出光光軸交點上， 用于對半導體激光器輸出光進行準直，使半導體激光器的輸出光經(jīng)對應(yīng)的微透鏡準直后形 成準直光束。所述的半導體激光器為單個半導體激光器芯片，半導體激光器bar條，或者多個 半導體激光器芯片組成的半導體激光器陣列。所述的多個半導體激光器的輸出光是相同波長的光。所述的反射鏡陣列中的反射鏡為平面反射鏡。所述的反射鏡固定在豎直安裝面上面。所述微透鏡中的微透鏡通過連接件固定在反射鏡上面。本實用新型實施例中以N為4為例進行說明，但不限于這種選擇。參見圖1所示，本實用新型公開的半導體激光光源，包括具有4個階梯2的熱沉1，所述的每個階梯2包括豎直安裝面22和水平安裝面21 ；6個半導體激光器3，包括設(shè)置在豎直安裝面22上的3個第一半導體激光器31以 及設(shè)置在水平安裝面21上的3個第二半導體激光器32，最上方一個水平安裝面21和最下 方一個豎直安裝面22上不設(shè)置半導體激光器，第一半導體激光器31的輸出光光軸垂直于 豎直安裝面22，第二半導體激光器32的輸出光光軸垂直于水平安裝面21，第一半導體激光 器31與設(shè)置在其下一級階梯水平安裝面21上的第二半導體激光器32輸出光光軸相交于一占.設(shè)置在每個第二半導體激光器32上方，用于調(diào)整第二半導體激光器32的輸出光 光軸方向的反射鏡5;3個微透鏡4，設(shè)置在第一半導體激光器輸出光光軸與第二半導體激光器輸出光 光軸交點上，用于對半導體激光器輸出光進行準直，使半導體激光器3的輸出光經(jīng)對應(yīng)的 微透鏡4準直后形成準直光束。所述的半導體激光器3為單個半導體激光器芯片，也可采用半導體激光器bar條， 或者多個半導體激光器芯片組成的半導體激光器陣列。所述的半導體激光器3的輸出光是相同波長的光。所述的反射鏡5為平面反射鏡，也可采用棱鏡反射鏡。所述的反射鏡5固定在豎直安裝面22上面。[0044]所述微透鏡4通過連接件6固定在反射鏡5上面。經(jīng)過上述設(shè)計以后，第一半導體激光器31的輸出光經(jīng)微透鏡4準直后形成準直光 束，水平進入聚焦透鏡72 ；同時，第二半導體激光器32的輸出光經(jīng)微透鏡4準直后形成準 直光束，通過平面反射鏡5轉(zhuǎn)為水平方向，同樣也進入聚焦透鏡72中，聚焦透鏡72將準直 光束耦合入光纖71之中。(實施例二)圖2是本實用新型的半導體激光光源另一具體實施例的工作原理示意圖。參見圖2所示，本實用新型公開的半導體激光光源，主要結(jié)構(gòu)與實施例1相同，區(qū) 別在于所述的半導體激光器3的輸出光是不完全相同波長的光，各個半導體激光器3的輸 出光發(fā)散角之間不同，準直光束之間允許出現(xiàn)重疊。因此，本實施例可將紅、藍、綠光半導體激光器設(shè)置在一個階梯型熱沉上，作為白 光光源使用。(實施例三)圖3是本實用新型的半導體激光光源另一具體實施例的工作原理示意圖。參見圖3所示，本實用新型公開的半導體激光光源，具有4個階梯2的熱沉1，所述 的每個階梯2包括豎直安裝面22和水平安裝面21 ；6個半導體激光器，包括設(shè)置在豎直安裝面22上的3個第一半導體激光器31以 及設(shè)置在水平安裝面21上的3個第二半導體激光器32，最上方一個水平安裝面21和最下 方一個豎直安裝面22上不設(shè)置半導體激光器，第一半導體激光器31的輸出光光軸垂直于 豎直安裝面22，第二半導體激光器32的輸出光光軸垂直于水平安裝面21，第一半導體激光 器31與設(shè)置在其下一級階梯水平安裝面21上的第二半導體激光器32輸出光光軸相交于一占.設(shè)置在每個第二半導體激光器32上方，用于調(diào)整第二半導體激光器32的輸出光 光軸方向的反射鏡5;3個微透鏡4，設(shè)置在第一半導體激光器輸出光光軸與第二半導體激光器輸出光 光軸交點上，用于對半導體激光器輸出光進行準直，使半導體激光器3的輸出光經(jīng)對應(yīng)的 微透鏡準直后形成準直光束。所述的半導體激光器3為單個半導體激光器芯片，也可采用半導體激光器bar條， 或者多個半導體激光器芯片組成的半導體激光器陣列。所述的半導體激光器3的輸出光是相同波長的光。所述反射鏡5采用棱鏡反射鏡。所述的反射鏡5固定在豎直安裝面22上面。所述微透鏡4通過連接件6固定在反射鏡上面。經(jīng)過上述設(shè)計以后，第一半導體激光器31的輸出光經(jīng)微透鏡4準直后形成準直光 束，水平進入聚焦透鏡72 ；而所述的第二半導體激光器32的輸出光經(jīng)微透鏡4準直后形成 準直光束，通過棱鏡反射鏡51轉(zhuǎn)為水平方向，同樣也進入聚焦透鏡72中，聚焦透鏡72將準 直光束耦合入光纖71中。(實施例四)圖4是本實用新型的半導體激光光源另一具體實施例的工作原理示意圖。[0064]參見圖4所示，其主要結(jié)構(gòu)與實施例1大體相同，區(qū)別在于所述的半導體激光器3 與階梯2之間還設(shè)有過渡熱沉8，所述的過渡熱沉8焊接或螺接在半導體激光器3與階梯2 之間。過渡熱沉8選用熱傳導系數(shù)較大的材料，熱沉1選用比熱容較大的材料，半導體激光 器3產(chǎn)生的熱量能夠通過過渡熱沉8較快傳導到熱沉1中，實現(xiàn)對半導體激光器3工作溫 度的控制。本實用新型中的所有附圖內(nèi)的元件尺寸和距離均為示意作用，不具有限制作用， 具體應(yīng)用過程會與此有所區(qū)別。最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制。盡 管參照實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，對本實用 新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其 均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求1.一種半導體激光光源，其特征在于包括具有N個階梯的熱沉，所述的每個階梯包括豎直安裝面和水平安裝面，其中N為自然數(shù)； (N-I)個半導體激光器，包括設(shè)置在豎直安裝面上的(N-I)個第一半導體激光器以及 設(shè)置在水平安裝面上的(N-I)個第二半導體激光器，所述第一半導體激光器的輸出光光。軸 垂直于所述豎直安裝面，所述第二半導體激光器的輸出光光軸垂直于所述水平安裝面，所 述第一半導體激光器與設(shè)置在其下一級階梯水平安裝面上的所述第二半導體激光器輸出 光光軸相交于一點；設(shè)置在每個第二半導體激光器上方，用于調(diào)整所述第二半導體激光器的輸出光光軸方 向的反射鏡；N-I個微透鏡，設(shè)置在所述第一半導體激光器輸出光光軸與所述第二半導體激光器輸 出光光軸交點上，用于對所述半導體激光器輸出光進行準直，使所述半導體激光器的輸出 光經(jīng)對應(yīng)的微透鏡陣列準直后形成準直光束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體激光光源，其特征在于，所述的半導體激光器為單個 半導體激光器芯片，半導體激光器bar條，或者多個半導體激光器芯片組成的半導體激光 器陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導體激光光源，其特征在于，所述的多個半導體激光器 的輸出光是相同波長的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導體激光光源，其特征在于，所述的多個半導體激光器 的輸出光是不完全相同波長的光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體激光光源，其特征在于，所述的反射鏡為平面反射鏡 或者棱鏡反射鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的半導體激光光源，其特征在于，所述的反射鏡固定在所述 豎直安裝面上面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體激光光源，其特征在于，所述微透鏡通過連接件固定 在所述反射鏡或者所述熱沉上面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體激光光源，其特征在于，所述的半導體激光器與熱沉 之間設(shè)有過渡熱沉，所述過渡熱沉固定在所述熱沉上。
專利摘要本實用新型公開了一種半導體激光光源，包括具有N個階梯的熱沉，每個階梯包括豎直安裝面和水平安裝面，N為自然數(shù)；2N個半導體激光器，包括設(shè)置在每個豎直安裝面上的(N-1)個第一半導體激光器以及設(shè)置在每個水平安裝面上的(N-1)個第二半導體激光器，第一半導體激光器與設(shè)置在其下方的階梯上的第二半導體激光器輸出光光軸相交于一點；設(shè)置在每個第二半導體激光器上方，用于調(diào)整第二半導體激光器的輸出光光軸方向的反射鏡；N個微透鏡，用于對半導體激光器輸出光進行準直，使半導體激光器的輸出光經(jīng)對應(yīng)的微透鏡陣列準直后形成準直光束。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，且能夠保證激光耦合的效率和穩(wěn)定性，適用于大規(guī)模的模塊化生產(chǎn)。
文檔編號H01S5/024GK201868731SQ201020613120
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者張瑛, 房濤, 桂周琦, 畢勇 申請人:北京中視中科光電技術(shù)有限公司