[实用新型]用于半导体激光器的光纤耦合模块

说明书

技术领域

本实用新型属于激光器制造领域，涉及一种光纤耦合模块，尤其是一种用于半导体激光器的光纤耦合模块。

背景技术

随着半导体激光器在工业、医疗、军事等领域越来越广泛的应用，高功率以及高亮度成为激光器发展的必然趋势。其中高亮度半导体激光器以其广阔的市场前景，正成为相关工作者研究的焦点。要想实现半导体激光器的高亮度输出，通常是在半导体激光器(LD)前端加相应的光束整形系统，将激光束压缩至需要的光斑输出。

目前国内外最常见的提高亮度的方法就是将LD光束通过光纤耦合输出，由于能量光纤芯径可以小到50μm，100μm，200μm等，那么对于同样功率输出的光纤耦合激光器，光纤芯径越小，就意味着较高的亮度或者是较高的能量密度。国内外相关产品很多，但多为两种芯片基础上开发出的产品，都存在一定的缺点：1.单管(SingleEmitter)产品，该产品只有一个发光点，可以做到808nm，50μm，5W的激光输出，尽管光纤芯径很小，但由于功率的限制，亮度并不是很高。2.单巴条(Single Bar)产品，该产品的发光点一般为19个或19个以上(如47个，62个)，针对这种Bar条，多使用切割、翻转、重排、聚焦的光束整形方式来实现光纤耦合输出，这类产品可以达到很高的功率，但由于加入了复杂的光学系统，成本较高，并且输出光纤芯径也不能做到很小，较难达到提高亮度的目的。3.多单管产品，相对于传统的单管产品，该型产品在功率上有一定的增加，但与基于Bar条类的产品相比，其功率还是偏低。4.多Bar条产品，这类产品在功率方面具有绝对的优势，但很难耦合进小芯径的光纤中去，这就决定了该类产品的亮度不会太高。

综上所述，传统的半导体激光器光纤耦合方案中，激光器芯片一般采用单管或者单Bar，而光学整形系统(主要是Bar条类)则往往需要进行复杂的光学切割、旋转、重排。经过对比分析，我们总结出了传统技术具有以下缺点。

1.基于Bar条的光纤耦合产品成本高，要求的驱动电流大。由于加入了复杂的光学系统，使得整个产品成本提高，降低了该类产品的市场竞争力；而且该类产品一般需要很高的驱动电流，这严重限制了此产品的应用。

2.功率和亮度偏低。对于单管光纤耦合产品，由于其功率的限制，很难做出大功率、高亮度的激光器产品。而对于Bar条光纤耦合产品，由于很难将光束耦合进小芯径的光纤中，所以亮度也不大。

3.工艺复杂。常见的Bar条光纤耦合产品通常引入复杂的光学系统，以达到光束整形、小芯径光纤耦合输出的目的，这种光学系统包含了复杂的光束整形透镜，而在实际生产中，每增加一个透镜，就意味着工艺难度的提高，同时也会增加功率的损耗。

4.功率选择范围小。传统技术中，无论是单管类产品还是Bar条类产品，其可选择的功率范围都很小。例如15W的光纤耦合产品，单管功率无法达到，只能使用多单管或Bar条产品进行耦合。其中多单管耦合产品的结构太过复杂，而Bar条产品的功率又偏大，造成浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于半导体激光器的光纤耦合模块，该光纤耦合模块以微型巴条(MiniBAR)为基础。微型巴条是一种介于单发光点芯片和标准10毫米长芯片(19个或19个以上发光点)之间的芯片。这种芯片每个发光点的功率也是介于单发光点芯片和标准10毫米长芯片每个发光点的功率之间，一般低于单发光点芯片的，但高于标准10毫米长芯片的功率。针对该型芯片具有两个或两个以上(最多可达10个)发光点的特点，该种光纤耦合模块无需经过复杂的切割、旋转、重排的光学系统即可将光束耦合进光纤内，不仅可以设计为单模块，也可设计为多模块组合的方式，具有制作工艺简单、体积小巧、亮度高的优点。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种用于半导体激光器的光纤耦合模块，包括由发光芯片组、快轴准直镜和慢轴准直阵列组成的发光模块，所述快轴准直镜和慢轴准直阵列依次设于发光芯片组的激光发射方向上，所述慢轴准直阵列的激光出射侧设有第一聚焦镜；所述快轴准直镜为D型柱透镜或光纤透镜，所述第一聚焦镜为双凸非球面透镜，所述慢轴准直阵列为包含多个圆柱曲面的透镜。

上述发光芯片组包含有单个或多个发光芯片，所述多个发光芯片并列设置且各发光芯片激光发射方向相同。

上述发光芯片为微型巴条(Mini Bar)。

上述快轴准直镜和慢轴准直阵列的水平方向长度均小于10mm。

以上由发光芯片组、快轴准直镜和慢轴准直阵列组成的发光模块和聚焦镜均设于底板上。