[发明专利]一种单组大功率光纤耦合半导体激光器封装结构与应用

说明书

本发明涉及一种单组大功率光纤耦合半导体激光器封装结构与应用，属于半导体激光器封装技术领域，结构包括壳体、单组多台阶热沉、激光器芯片模块、快轴准直透镜、慢轴准直透、反射镜、固定座和光纤耦合器，单组多台阶热沉安装于壳体一侧，单组多台阶热沉的台阶上安装激光器芯片模块，激光器芯片模块发光一侧安装快轴准直透镜，慢轴准直透镜安装于快轴准直透镜透光一侧对应位置的壳体上，快轴准直透镜透光一侧的壳体上斜放反射镜，光纤耦合器通过固定座安装于反射镜反光一侧的壳体上，反射镜将光束反射进光纤耦合器。本发明有效减小激光传输光程，使得结构紧凑，方便修正激光器芯片贴装、台阶热沉焊接及光束准直造成的偏差，易于调整。

技术领域

本发明涉及一种单组大功率光纤耦合半导体激光器封装结构与应用，属于半导体激光器封装技术领域。

背景技术

半导体激光器以其效率高、寿命长、体积小等优势在工业加工、军事、医疗、安防等方面得到广泛应用。尤其伴随着光纤激光器的蓬勃发展，光纤耦合半导体激光器作为光纤激光器泵浦源也得到飞速的发展，大功率的光纤激光器对泵浦源的输出功率和光束质量要求也越来越高。目前业内常见的大功率光纤耦合半导体激光器采用的轴向阶梯结构，此结构包含多个(≥2)分体式台阶热沉、半导体激光器、快轴准直透镜、慢轴准直透镜以及紧固件，每个激光器芯片模块包含一个快轴准直透镜和一个慢轴准直透镜，经过准直后的光束直接排列在一起形成方形光斑，最后由光纤耦合器耦合到光纤中输出。该设计虽然单个结构相对简单，但是对单组激光器的装配要求很高，调整复杂，体积相对较大。

中国专利文件CN100576666公开了一种大功率光束耦合半导体激光器，包括同一波长相同偏振态的两个半导体激光器、扩束聚焦器件，所述的两个半导体激光器在同一光轴上相对放置，在两半导体激光器间的光路上设置一其斜面上镀有偏振膜的直角偏振耦合棱镜，在该直角偏振耦合棱镜的一侧直角面上贴置一四分之一波片，一个激光器的出射光束经直角偏振耦合棱镜反射后传输至扩束聚焦器件，另一个激光器的出射光束通过四分之一波片的反射实现偏振方向的90度旋转后与前述的反射光束耦合成一束传输。该激光器的安装调整较为复杂，工业应用较为困难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种单组大功率光纤耦合半导体激光器封装结构，有效减小激光传输光程，使得结构紧凑，方便修正激光器芯片贴装、台阶热沉焊接及光束准直造成的偏差，易于调整，本发明所述的大功率为功率≥10W。

本发明还提供上述单组大功率光纤耦合半导体激光器封装结构的应用。

本发明的技术方案如下：

一种单组大功率光纤耦合半导体激光器封装结构，包括壳体、单组多台阶热沉、激光器芯片模块、快轴准直透镜、慢轴准直透镜、反射镜、固定座和光纤耦合器，其中：

所述单组多台阶热沉安装于壳体一侧，单组多台阶热沉的台阶上安装有激光器芯片模块，激光器芯片模块发光一侧安装快轴准直透镜，快轴准直透镜透光一侧对应位置的壳体上安装有慢轴准直透镜；

所述快轴准直透镜透光一侧的壳体上斜放反射镜，反射镜与快轴准直透镜成一定夹角，光纤耦合器通过固定座安装于反射镜反光一侧的壳体上，反射镜将光束反射进光纤耦合器。

优选的，反射镜与快轴准直透镜成45°夹角，预设45°，实际以光纤耦合输出功率为准进行调整。

优选的，单组多台阶热沉的台阶至少设置2个，激光器芯片模块至少设置2个。

优选的，激光器芯片模块为宽发射面大功率半导体激光器，发光区宽度为95um、190um或390um，波长为808nm、885nm、888nm、915nm、940nm或976nm。

优选的，快轴准直透镜为非球面柱状透镜，形状为半圆柱体，S1面为曲面，S2面为平面，快轴准直透镜通过S2面安装于激光器芯片模块，快轴准直剩余发散角≤5mrad，S1、S2两面镀AR膜，透射率≥99.5％@785-985nm，激光损伤阈值：≥15KW/cm^2。