一種多單管大功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器，特別是一種多單管大功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器作為新一代激光器，以其效率高、壽命長、體積小等優(yōu)勢在工業(yè)加工、軍事、醫(yī)療、安防等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。伴隨著光纖激光器的蓬勃發(fā)展以及對大功率光纖激光器泵浦源需求的不斷提高，也推動了大功率、高光束質(zhì)量的半導(dǎo)體激光器的飛速發(fā)展。目前市場上主要存在兩種半導(dǎo)體激光器，即單管半導(dǎo)體激光器和多單管半導(dǎo)體激光器。大多數(shù)單管半導(dǎo)體激光器適用于小功率應(yīng)用。而在大功率場合，常采用多單管半導(dǎo)體激光器，如圖1所示為美國Nlight公司所采用的軸向階梯結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)包含臺階熱沉10、半導(dǎo)體激光器12、快軸準(zhǔn)直透鏡13、慢軸準(zhǔn)直透鏡14以及鎖定件11，每個激光器芯片包含一個快軸準(zhǔn)直透鏡和一個慢軸準(zhǔn)直透鏡，經(jīng)過準(zhǔn)直后的光束直接排列在一起形成方形光斑，最后由耦合透鏡耦合到光纖中輸出。該設(shè)計雖然結(jié)構(gòu)相對簡單，但是由于光路比較長，尺寸較大，其對裝配的要求很高，調(diào)整將變得復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種多單管大功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器，通過2組結(jié)構(gòu)基本對稱的單管半導(dǎo)體激光器組和I組呈臺階狀排列在一條直線上的反光鏡將2組半導(dǎo)體激光器組發(fā)出的光束合束為近似為方形的高質(zhì)量光束，并通過一個耦合透鏡耦合到以一根光纖中輸出。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種多單管功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器，包括殼體；兩個面對面排列的單管半導(dǎo)體激光器組，用于產(chǎn)生兩組N束平形光束；位于兩個所述單管半導(dǎo)體激光器組中間的反光鏡組，用于將兩組N束平行光束合為近似方形的光斑；以及耦合透鏡，用于將所述光斑耦合至光纖。
[0005]進(jìn)一步地，每個所述單管半導(dǎo)體激光器組包括:
臺階熱沉，所述臺階熱沉為橫向階梯熱沉；
N個單管激光器芯片，平行焊接在所述臺階熱沉上；
N個快軸準(zhǔn)直透鏡，用于在快軸方向上對所述單管激光器在快軸方向進(jìn)行準(zhǔn)直；以及 N個慢軸準(zhǔn)直透鏡，用于在慢軸方向上對所述單管激光器在慢軸方向進(jìn)行準(zhǔn)直；
其中，N為大于I的整數(shù)。
[0006]優(yōu)選地，所述兩個單管半導(dǎo)體激光器組中的所述N個單管半導(dǎo)體激光器芯片、所述N個快軸準(zhǔn)直透鏡和所述N個慢軸準(zhǔn)直透鏡分別面對面交叉排列。
[0007]優(yōu)選地，所述快軸準(zhǔn)直透鏡采用非球柱面透鏡。
[0008]優(yōu)選地，所述慢軸準(zhǔn)直透鏡為球面柱面透鏡。
[0009]優(yōu)選地，所述反光鏡組包括2N個反光鏡，相鄰兩個所述反光鏡分別與所述兩個單管半導(dǎo)體激光器組的所述單管激光器芯片，所述快軸準(zhǔn)直透鏡和所述慢軸準(zhǔn)直透鏡的中心在一條直線上。
[0010]優(yōu)選地，每個反光鏡與水平軸成45度角，相鄰兩個反光鏡的夾角為90度，高度差與所述臺階熱沉一致，2N個反光鏡呈臺階狀排列在一條直線上。
[0011]優(yōu)選地，所述單管激光器芯片是寬發(fā)射面大功率半導(dǎo)體激光器，發(fā)光區(qū)寬度包括lOOum、150um 或 200um。
[0012]優(yōu)選地，所述單管激光器芯片是寬發(fā)射面大功率半導(dǎo)體激光器，波長包括808nm、915nm、940nm、976nm、1064nm、1470nm 或 1550nmo
[0013]本發(fā)明所提供的多單管大功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器，能夠減小激光傳輸光程，且調(diào)節(jié)方便，有利于修正激光器芯片貼裝和光束準(zhǔn)直造成的偏差，得到更高功率、更好質(zhì)量的光束。
【附圖說明】
[0014]通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中:
圖1是【背景技術(shù)】中的美國Nlight公司的多單管光纖耦合半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)示意
圖；
其中，臺階熱沉10、鎖定件11、半導(dǎo)體激光器12、第二快軸準(zhǔn)直透鏡13、第二慢軸準(zhǔn)直透鏡14。
[0015]圖2是依據(jù)本發(fā)明實施例的一種多單管大功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖2所示的多單管大功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器的俯視圖；
圖4是依據(jù)本發(fā)明實施例的一個單管半導(dǎo)體激光器組的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是依據(jù)本發(fā)明實施例的另一個單管半導(dǎo)體激光器組的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是依據(jù)本發(fā)明實施例的兩個單管半導(dǎo)體激光器組形成的光斑；
圖7是依據(jù)本發(fā)明實施例的反光鏡組的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖8是圖6所示的光斑經(jīng)過反光鏡組后合并形成的光斑。
[0016]其中，第一臺階熱沉1、單管激光器芯片2、快軸準(zhǔn)直透鏡3、N個慢軸準(zhǔn)直透鏡4、反光鏡5、親合透鏡6、光纖7、第二臺階熱沉9。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。雖然本發(fā)明是結(jié)合以下的優(yōu)選實施例進(jìn)行描述的，但是本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。為了避免混淆本發(fā)明的實質(zhì)，公知的方法、過程、流程、元件和結(jié)構(gòu)可能并沒有詳細(xì)敘述。
[0018]此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。
[0019]除非上下文明確要求，否則整個說明書和權(quán)利要求書中的“包括”、“包含”等類似詞語應(yīng)當(dāng)解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是“包括但不限于”的含義。
[0020]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0021]下面我們結(jié)合附圖對本發(fā)明的多單管大功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述，以求更為清楚明了地理解其結(jié)構(gòu)和工作過程，但不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0022]如圖2所示為依據(jù)本發(fā)明實施例的一種多單管大功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖2所示的多單管大功率光纖耦合半導(dǎo)體激光器的俯視圖。其中，半導(dǎo)體激光器包括殼體，以螺絲鎖定或者焊接方式固定在殼體上的兩個單管半導(dǎo)體激光器組，反光鏡組，親合透鏡6和光纖7及其支架。
[0023]兩個單管半導(dǎo)體激光器組面對面安裝。如圖4所示，為一個單管半導(dǎo)體激光器組的結(jié)構(gòu)示意圖。每個半導(dǎo)體激光器組體激光器組包括臺階熱沉1，N個單管激光器芯片2，N個快軸準(zhǔn)直透鏡3和N個慢軸準(zhǔn)直透鏡4。其中N是大于I的整數(shù)。臺階熱沉I為橫向階梯熱沉，相鄰臺階的高度差為d。N個單管激光器芯片2平行焊接在臺階熱沉I上，呈階梯狀，相鄰單管激光器芯片2的高度差也為d。N個慢軸準(zhǔn)直透鏡4可以采用膠水固定在臺階熱沉I上，N個快軸準(zhǔn)直透鏡3可以采用膠水安裝在N個單管激光器芯片2上。每個單