[发明专利]一种聚焦耦合输出端结构

说明书

一种聚焦耦合输出端结构，其特征在于，包括：聚焦耦合光纤头（10），用于将宽光束的平行光束进行聚焦压缩并实现光纤尾纤的输出；玻璃管（20），置于聚焦耦合光纤头（10）外，并在玻璃管（20）内填充光学胶，用于将聚焦耦合过程中光纤包层中传输光的剥离；金属管（30），置于玻璃管（20）外实现玻璃管处产生热量的高效散热。本发明，通过聚焦耦合光纤头实现宽光束激光的聚焦耦合输出，通过熔接工艺的控制实现激光的高效传输，提升了半导体激光器封装的工作效率和半导体激光器输出功率稳定性，降低了光纤包层光对光纤损伤的风险，同时减小了热量对光纤固定胶稳定性的影响，特别适用于高功率半导体激光器的封装。

技术领域

本申请属于激光技术领域，具体地说，涉及到半导体激光器封装用的输出端结构。

背景技术

半导体激光器具有电光效率高、体积小、寿命长、价格低等优点，已广泛应用于军事、医疗、通信、材料加工等领域。半导体激光器封装技术的提升有效改变了单激光芯片输出功率低的特点，将多个激光芯片输出的椭圆光分别进行快慢轴压缩、光束的偏转、聚焦、耦合到光纤，实现高功率的输出,为高功率半导体激光器的实现提供有效解决方法。

半导体激光器的封装工艺流程是将激光芯片发出的椭圆形光斑压缩成尺寸较小的圆形光斑并通过光路的偏转使多束激光形成平行光，宽光束的平行光经聚焦透镜聚焦到处于焦点位置处的输出光纤上，实现光纤的输出。但在宽光束平行光的聚焦过程中，当聚焦光斑尺寸大于输出光纤的纤芯直径，其多出部分会沿光纤包层光传输，而进入纤芯部分的光束中入射角度大于光纤数值孔径对应的全反射角的光束由于不满足全反射条件会从纤芯进入包层传输。包层中传输的激光会进一步在涂覆层中以热的形式耗散，特别是在多激光芯片耦合的高功率半导体激光器中会有更多的热量形成。热量的长时间积累最终会损伤光纤的涂覆层，同时还会对用于光纤固定的胶的稳定性产生影响，将导致输出光纤的损伤、输出功率的下降，直至整个半导体激光器完全失效。

发明内容

针对上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有聚焦耦合功能的半导体激光器输出端结构，有效改善光纤输出端热量积累的问题。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种聚焦耦合输出端结构，包含：聚焦耦合光纤头，用于将宽光束的平行光束进行聚焦压缩并实现光纤尾纤的输出；玻璃管，置于聚焦耦合光纤头外，并在玻璃管内填充光学胶，用于将聚焦耦合过程中光纤包层光进行剥离，剥离的光在玻璃管处转换成热量；金属管具有高效的热传导性能实现玻璃管处的热量的高效耗散。

所述的聚焦耦合光纤头由聚焦耦合镜和多模光纤通过熔接的方法制作而成。

所述的聚焦耦合光纤头也可以由直径较粗的石英玻璃棒，通过熔融拉锥的方法拉制成直径与多模光纤纤芯匹配的玻璃棒，并和多模光纤熔接。

所述石英玻璃棒拉锥后的表层涂覆有低折射率光学胶以形成波导结构，该低折射率光学胶的折射率系数可由以下公式计算：

式中：NA为多模光纤的数值孔径；n1为石英玻璃棒的折射率系数；n2为低折射率光学胶的折射率系数。

所述的玻璃管采用丙酮等腐蚀溶液将玻璃管的外表面腐蚀成磨砂面，剥离出的光束在磨砂面处转化成热量。

所述的光学胶采用折射率系数大于光纤包层折射率的光学胶，折射率系数越大其包层光剥离性能越好。

所述的光学胶的固化采用紫外光源均匀照射的方式，实现光学胶的完全固化，同时避免光学胶内部形成气泡。

所述的金属管采用具有高导热系数的材料制作。

所述的聚焦耦合光纤头端面进行抛光并镀有与激光芯片波长匹配的增透膜。