[发明专利]一种带指示光的光纤耦合半导体激光器及其封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带指示光的光纤耦合半导体激光器及其封装方法，属于半导体激光器输出光带可见光指示的技术领域。

背景技术

半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、易于调制及价格低廉等优点，在工业、医学和军事领域得到了广泛的应用。由于光纤耦合输出激光器具备使用灵活，对激光器密封使用，保证激光器工作环境，输出光斑模式优良等诸多优势备受关注。无论是激光手术刀，还是工业激光打标、切割或全固态激光器和光纤激光器的抽运源，都需要具有优良光束、高功率密度并且使用灵活的激光源。通过将半导体激光耦合进入光纤再输出，可以满足这种需求。

同时，在工业、医学和科研领域中广泛地使用808nm、980nm、1064nm等红外激光作为工作光源。这些光属于不可见光，但在应用当中很多情况下需要知道这些工作光的传播路径和照射位置，这就需要可见波长的光来作指示或导引，要解决这个问题，要求激光器要同时输出可见光和红外光。

传统的方法是把已经耦合好的可见光(一般是650nm红光)跟红外半导体激光器经快轴压缩和慢轴准直，然后经空间耦合，同时输出红外光和可见光，这样由于可见光半导体激光器的平均使用寿命小于红外半导体激光器，难于更换，所以整个激光器经常由于指示光失效而整体失效。还有一种方法是，将两个独立的激光器输出光各自耦合进入一个光纤，再将多跟光纤捆成一束输出。这种耦合方式相对简单，但是光纤输出光的有效面积较大，光功率不够高。同时也存在可见光激光器寿命短的问题。

中国专利CN201331604提出了一种将两束不同波长的半导体激光耦合到单一光纤的结构，该方法将两束不同波长的半导体激经一个对一个波长的光透射、另一个波长的光反射的双色镜合束，再经透镜-光纤组件聚焦耦合到单一光纤输出。此方法有是将两个不同波长的激光器进行耦合，然后输出不同波长。由于可见光半导体激光器的平均使用寿命小于红外半导体激光器，所以当要输出可见光时，整个激光器经常由于指示光失效而整体失效。

中国专利CN102082391A提出了一种光纤耦合半导体激光器输出光带指示装置，在连接头处增加增益介质、倍频晶体、固定件和固定套管，这种方案确实能实现同一激光器出射可见光和不可见光。但是这种方法不能控制可见光的光强，并且由于增加的套筒不是标准的连接头，无法连接后续设备，在实际应用过程中会有许多麻烦。而本发明是通过封装壳内部的空间耦合，实现同时输出可见和红外光，不会影响后续的设备连接。

中国专利CN201004529Y提出了一种高功率半导体激光器光纤耦合装置，该装置将多个不同波长的激光器通过带通滤波片合束，后通过光学整形系统耦合进光纤。若采用该专利中描述的装置输出双波长激光，必然需要封装两个半导体激光器芯片，这样就会遇到跟专利CN201331604一样的缺点，整个激光器经常由于指示光失效而整体失效。

中国专利CN201331603Y提出了一种将多路半导体激光耦合入单根光纤的激光模块，该方法是将多个位于阶梯热沉上的半导体激光器所发出的光，经快轴和慢轴方向的准直后，通过多个反射镜的反射，并改变光束方向和光束之间的距离，然后耦合进单根光纤。此方法也没有避免可见光激光器的低寿命问题，也会存在整个激光器经常由于指示光失效而整体失效的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种带指示光的光纤耦合半导体激光器。

本发明还公开一种上述带指示光的光纤耦合半导体激光器的封装方法。

术语解释：

1、光学耦合系统：为现有技术，如中国专利CN201331604中所述的透镜光纤组件即为光学耦合系统，在此系统中放置一自聚焦透镜或非球面透镜，使发散的激光光束会聚到光纤的纤芯。

2、合束：是指使两条以上的光束形成共轴的合束光。

3、部分反射镜：是指在透镜的光入射面上蒸镀有部分反射介质膜，对入射光的一部分进行反射，反射率的调整是通过不同的镀膜系来实现的，比如Ta₂O₅/SiO₂，Si/Al₂O₃，HfO₂/SiO₂等膜系。

本发明的技术方案如下：